JP2012136968A - Driven valve tester of internal combustion engine - Google Patents
Driven valve tester of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012136968A JP2012136968A JP2010288505A JP2010288505A JP2012136968A JP 2012136968 A JP2012136968 A JP 2012136968A JP 2010288505 A JP2010288505 A JP 2010288505A JP 2010288505 A JP2010288505 A JP 2010288505A JP 2012136968 A JP2012136968 A JP 2012136968A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveform
- valve
- internal combustion
- drive
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸気弁、排気弁を試験的に駆動するための内燃機関の動弁試験装置に関する。 The present invention relates to a valve operating test apparatus for an internal combustion engine for experimentally driving an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine.
内燃機関の制御の自由度を高めるため、油圧アクチュエータ及び油圧サーボ弁等を用いて吸気弁、排気弁を制御する油圧式の弁駆動装置がある。例えば、弁の開閉動作(リフト)のみをアクチュエータにて行う、弁駆動装置が提案されている(特許文献1)。 In order to increase the degree of freedom of control of an internal combustion engine, there is a hydraulic valve drive device that controls an intake valve and an exhaust valve using a hydraulic actuator, a hydraulic servo valve, and the like. For example, there has been proposed a valve driving device in which only the valve opening / closing operation (lift) is performed by an actuator (Patent Document 1).
ところで、特許文献1に記載の弁駆動装置では、自由な弁制御が可能となるものの、油圧アクチュエータの動作遅れに起因する弁動作遅れが生じる。
By the way, although the valve drive device described in
本発明は、上述した課題を解決するものであり、油圧アクチュエータの動作遅れに起因する弁動作遅れを低減できる内燃機関の動弁試験装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide a valve operating test apparatus for an internal combustion engine that can reduce valve operation delay due to operation delay of a hydraulic actuator.
上述の目的を達成するために本発明の内燃機関の動弁試験装置は、内燃機関の排気弁又は給気弁を駆動可能な弁駆動ピストン及び弁駆動シリンダを有する弁駆動装置と、前記弁駆動シリンダに油圧を供給する油圧ユニットと、前記弁駆動装置を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記内燃機関のクランク角度及び回転数データを取得し、弁駆動装置の動作特性に基づく応答振幅減衰と動作遅れを補正する補正波形を記憶し、弁駆動ピストンを駆動しようとする目標リフト波形に、前記補正波形を加えてドライブ波形を作成し、前記ドライブ波形で前記弁駆動装置を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a valve operating test apparatus for an internal combustion engine according to the present invention comprises a valve drive piston having a valve drive piston and a valve drive cylinder capable of driving an exhaust valve or an intake valve of the internal combustion engine, and the valve drive. A hydraulic unit that supplies hydraulic pressure to the cylinder; and a control device that controls the valve drive device, wherein the control device acquires crank angle and rotation speed data of the internal combustion engine, and operates characteristics of the valve drive device. A correction waveform for correcting response amplitude attenuation and operation delay based on the above is stored, a drive waveform is created by adding the correction waveform to a target lift waveform to drive the valve drive piston, and the valve drive device using the drive waveform It is characterized by controlling.
これにより、油圧による弁駆動ピストンの応答振幅減衰と動作遅れが補償され、所望の応答で弁駆動できる。また、油圧アクチュエータは出力が高く、内燃機関での高回転の追従も可能となる。また、クランクシャフトによってカムシャフトを駆動する機構はカムの位相が固定であるが、本発明の内燃機関の動弁試験装置はそのような機構を有さない。このため、本発明の内燃機関の動弁試験装置では、吸排気弁の開閉タイミング、リフト量、作動角又は排気弁及び給気弁の開閉時期のオーバーラップ等の弁動作プロフィールを任意に変更できる自由度の高い内燃機関の動弁試験装置とすることができる。例えば、内燃機関の動弁試験において、燃焼が不安定となる負荷領域でも内燃機関の運転の安定化を図り、かつ燃焼効率を高めることができるリフトパターンを見出すことができる。これにより、カムシャフトの弁駆動装置の設計へフィードバックして高性能なカムシャフトの弁駆動装置を作ることに寄与できる。 Thereby, the response amplitude attenuation and the operation delay of the valve drive piston due to the hydraulic pressure are compensated, and the valve can be driven with a desired response. Further, the hydraulic actuator has a high output, and can follow high speed in the internal combustion engine. In addition, the mechanism for driving the camshaft by the crankshaft has a fixed cam phase, but the valve operating test apparatus for an internal combustion engine of the present invention does not have such a mechanism. Therefore, in the valve operating test apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the valve operation profile such as the opening / closing timing of the intake / exhaust valve, the lift amount, the operating angle, or the overlap of the opening / closing timing of the exhaust valve and the intake valve can be arbitrarily changed A valve operating test apparatus for an internal combustion engine having a high degree of freedom can be obtained. For example, in a valve operating test of an internal combustion engine, it is possible to find a lift pattern that can stabilize the operation of the internal combustion engine and increase the combustion efficiency even in a load region where the combustion becomes unstable. This contributes to making a high performance camshaft valve drive by feeding back to the design of the camshaft valve drive.
本発明の望ましい態様として本発明の内燃機関の動弁試験装置では、前記補正波形は、目標リフト波形の速度から生成することが好ましい。これにより、油圧による弁駆動装置の応答振幅減衰と動作遅れを補償できる。 As a desirable mode of the present invention, in the valve operating test apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the correction waveform is preferably generated from the speed of the target lift waveform. As a result, it is possible to compensate for the response amplitude attenuation and operation delay of the valve drive device due to hydraulic pressure.
本発明の望ましい態様として本発明の内燃機関の動弁試験装置では、前記補正波形は、目標リフト波形の加速度から生成することが好ましい。これにより、油圧による弁駆動装置の応答振幅減衰と動作遅れを補償できる。 As a desirable mode of the present invention, in the valve operating test apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, it is preferable that the correction waveform is generated from an acceleration of a target lift waveform. As a result, it is possible to compensate for the response amplitude attenuation and operation delay of the valve drive device due to hydraulic pressure.
本発明の望ましい態様として本発明の内燃機関の動弁試験装置では、予め前記内燃機関の目標リフト波形を記憶し、前記クランク角度及び前記回転数データに合わせた前記補正波形により前記ドライブ波形を作成する。これにより、弁動作プロフィールを任意に変更できる自由度の高い内燃機関の動弁試験装置とすることができる。 As a desirable mode of the present invention, in the valve operating test apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a target lift waveform of the internal combustion engine is stored in advance, and the drive waveform is created by the correction waveform in accordance with the crank angle and the rotation speed data. To do. Thereby, it can be set as the valve operating test apparatus of the internal combustion engine with the high freedom degree which can change a valve operation profile arbitrarily.
本発明の望ましい態様として本発明の内燃機関の動弁試験装置では、前記制御装置は、前記ドライブ波形で弁駆動ピストンを駆動し応答データを取得し、目標誤差に到達しない場合には、前記ドライブ波形をさらに補正することが好ましい。これにより、精度の高い実応答とすることができる。 As a desirable mode of the present invention, in the valve operating test apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control device drives the valve drive piston with the drive waveform to obtain response data, and if the target error is not reached, the drive It is preferable to further correct the waveform. Thereby, it can be set as a real response with high precision.
本発明の内燃機関の動弁試験装置によれば、油圧アクチュエータの動作遅れに起因する弁動作遅れを低減できる。 According to the valve operating test apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the valve operation delay due to the operation delay of the hydraulic actuator can be reduced.
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.
(実施形態1)
実施形態1について、図面を参照して説明する。図1は、実施形態1に係る内燃機関の動弁試験装置の構成図である。図2は、弁駆動装置の概要図である。図3は、制御装置の構成図である。本実施形態に係る内燃機関の動弁試験装置100(以下、動弁試験装置という。)に用いられる動弁装置は、シリンダブロック3内での燃焼用ピストン2の上下動に伴い、エンジンバルブとしての排気弁4a及び給気弁4bを駆動する装置である。
(Embodiment 1)
The first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of the valve operating test apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram of the valve drive device. FIG. 3 is a configuration diagram of the control device. A valve operating apparatus used in an internal combustion engine valve operating test apparatus 100 (hereinafter referred to as a valve operating test apparatus) according to the present embodiment is an engine valve as the
図1に示すように、動弁試験装置100は、内燃機関1(エンジン)に設置される弁駆動装置10と、内燃機関1の状態を計測する計測装置20、21と、弁駆動装置10に油圧を供給する油圧ユニット30と、弁駆動装置10を制御する制御装置80と、信号ラインI1、I2、I3、I4、I5と、油圧ラインO1及びO2と、を有している。なお、ダイナモ200は、電力変換装置である。ダイナモ200は、必須の構成要素ではなく付加要素であり、例えば後述する試験装置として使用する場合に用いる。
As shown in FIG. 1, the valve
図2に示すように、弁駆動装置10は、弁駆動シリンダ11と、弁駆動シリンダ11内に移動可能に収納された弁駆動ピストン12と、弁駆動ピストン12を駆動するためのサーボ弁13と、弁駆動ピストン12の位置を計測する変位計15とを有している。図1に示すように内燃機関1は、シリンダブロック3と、クランクケース9と、燃焼用ピストン2と、クランクシャフト7と、コネクティングロッド8とを有している。燃焼用ピストン2とクランクシャフト7とがコネクティングロッド8で連結されている。このような構造により、燃焼用ピストンの往復運動がクランクシャフト7で回転運動に変換される。
As shown in FIG. 2, the
また、図1及び図2に示すように内燃機関1は、排気弁4a及び給気弁4bと、弁ロッド5と、バルブスプリング6とを有している。排気弁4a、給気弁4bは、各々、弁ロッド5の下端に固定されており、弁ロッド5に設けられたバルブスプリング6により閉弁方向に力が付勢されている。弁駆動装置10は、内燃機関1上に搭載され、弁駆動ピストン12が弁ロッド5と接続されている。又は、弁駆動装置10は、弁閉止時にわずかな隙間をあけ配置される。これにより、弁駆動ピストン12を駆動すると、弁ロッド5に応じて排気弁4a及び給気弁4bが駆動される。なお、弁駆動ピストン12が弁ロッド5と接続される場合には、バルブスプリング6は不要となる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示す弁駆動シリンダ11内に移動可能に収納された弁駆動ピストン12は、油圧アクチュエータであって、弁駆動ピストン12は弁駆動シリンダ11に油圧が供給されると伸びて排気弁4a又は給気弁4bを開動作させる。また弁駆動ピストン12は弁駆動シリンダ11から油圧が排出されると縮んで排気弁4a又は給気弁4bを閉動作させる。サーボ弁13は、弁駆動シリンダ11の外部側面に取り付けられている。サーボ弁13は、後述する油圧ユニット30と油圧の供給ラインである油圧ラインO1及び戻りラインである油圧ラインO2で接続されている。サーボ弁13は、制御装置80からの信号ラインI2の指示に基づいて弁駆動シリンダ11への油圧の供給又は弁駆動シリンダ11から油圧の排出を制御する。例えば、サーボ弁13は、スプール、油路、電磁コイル等により構成されている。変位計15は、弁駆動シリンダ11での弁駆動ピストン12の位置を計測し、計測した位置データを制御装置80へ出力する。
The
図1に示す計測装置20は、内燃機関1の回転数を計測するエンコーダである。また、計測装置21は、内燃機関1のクランク角度を計測するクランク角センサである。計測装置20、21で計測された内燃機関1の回転数情報及びクランク角度情報は、制御装置80へ出力される。ここで、回転数というときには、各クランク角度での単位時間当たりの角度変化である回転速度をいうものとする。
A measuring
制御装置80は、弁駆動装置10を制御する装置である。図1に示すように、制御装置80は、信号ラインI1を介して油圧ユニット30を起動又は停止する制御を行う。また、制御装置80は、信号ラインI2を介してサーボ弁13を制御できる。また、制御装置80は、信号ラインI3、I4、I5を介して変位計15及び計測装置20、21に接続されている。次に、図3を用いて、制御装置80を説明する。
The
図3に示す制御装置80は、入力処理回路81と、入力ポート82と、処理部90と、記憶部94と、出力ポート83と、出力処理回路84と、を有する。処理部90は、例えば、CPU(Central Processing Unit:中央演算装置)91と、RAM(Random Access Memory)92と、ROM(Read Only Memory)93とを含んでいる。制御装置80には、表示装置85と、入力装置86とが付随していてもよい。制御装置80には、表示装置85と、入力装置86とが必要に応じて接続可能である。また制御装置80は表示装置85と、入力装置86とがなくても動作可能である。
The
処理部90と、記憶部94と、入力ポート82及び出力ポート83とは、バス87、バス88、バス89を介して接続される。バス87、バス88及びバス89により、処理部90のCPU91は、記憶部94と、入力ポート82及び出力ポート83と相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。
The
入力ポート82には、入力処理回路81が接続されている。入力処理回路81には、例えば、計測データisが接続されている。そして、計測データisは、入力処理回路81に備えられるノイズフィルタやA/Dコンバータ等により、処理部90が利用できる信号に変換されてから、入力ポート82を介して処理部90へ送られる。これにより、処理部90は、必要な情報を取得することができる。計測データisは、例えば変位計15、計測装置20、21から信号ラインI3、I4、I5を介して取得した変位データ、クランク角度データ、回転数データである。
An
出力ポート83には、出力処理回路84が接続されている。出力処理回路84には、表示装置85や、外部出力用の端子が接続されている。出力処理回路84は、表示装置制御回路、弁駆動装置等の制御信号回路、信号増幅回路等を備えている。出力処理回路84は、処理部90が算出したサーボ弁13への信号データを表示装置85に表示させる表示信号として出力したり、サーボ弁13へ伝達する指示信号idとして出力したりする。表示装置85は、例えば液晶表示パネルやCRT(Cathode Ray Tube)等を用いることができる。指示信号idは、サーボ弁13へ信号ラインI2を介して伝達される。
An
記憶部94は、動弁試験装置100の動作手順を含むコンピュータプログラム等が記憶されている。ここで、記憶部94は、RAMのような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ハードディスクドライブあるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
The
上記コンピュータプログラムは、処理部90へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、動弁試験装置100の動作手順を実行するものであってもよい。また、この制御装置80は、コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、動弁試験装置100の動作手順を実行するものであってもよい。
The computer program may execute an operation procedure of the valve
また、動弁試験装置100の動作手順は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション、あるいは制御用コンピュータ等のコンピュータシステムで実行することによって実現することもできる。また、このプログラムは、ハードディスク等の記録装置、フレキシブルディスク(FD)、ROM、CD−ROM、MO、DVD、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
The operation procedure of the valve
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線網を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含むものとする。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。 In addition, the “computer-readable recording medium” dynamically stores the program for a short time, such as a communication line when the program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line network such as a telephone line. What is held, and what holds a program for a certain period of time, such as volatile memory inside a computer system serving as a server or client in that case, are included. Further, the program may be for realizing a part of the above-described functions, and may be capable of realizing the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer system. .
次に、図1から図6を用いて、補正波形の作成手順を説明する。図4は、本実施形態に係る補正波形の作成手順を示すフローチャートである。図5及び図6は、補正波形の一例を示す説明図である。 Next, a procedure for creating a correction waveform will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for creating a correction waveform according to the present embodiment. 5 and 6 are explanatory diagrams illustrating an example of a correction waveform.
図4に示すフローチャートに沿って補正波形の作成手順を説明する。動弁試験装置100の制御装置80は、計測装置20、21から、クランク角度及び回転数データを取得する。本実施形態では、制御装置80は、本来所望のクランク角度毎にリフト量が与えられた目標リフト波形が記憶部94又はRAM92に記憶されているものとする。例えば、4ストロークエンジンでは燃焼用ピストンが2往復する間に、吸気・圧縮・膨張・排気の4行程を行うことで1サイクルを完結する。制御装置80は、この1サイクル分の目標リフト波形を生成する(ステップS1)。
A procedure for creating a correction waveform will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The
次に、制御装置80は、目標リフト波形と同一のドライブ波形で弁駆動ピストンを駆動する。制御装置80は、弁駆動ピストンの変位を変位計15で検出し、クランク角度毎に応答波形として記憶部94又はRAM92に記憶する(ステップS2)。
Next, the
次に、制御装置80は、弁駆動装置の動特性計算を行う。上述した1サイクルのドライブ波形と応答波形は、クランク角度をインデックスとして回転数と共に記憶されているので、これを時間の経過に伴う、時刻をインデックスとした時間ドライブ波形及び時間応答波形に変換する。時間ドライブ波形に対する時間応答波形の時間に関する位相ずれが弁駆動装置の動作遅れ特性であり、時間ドライブ波形に対する時間応答波形の振幅減衰が弁駆動装置の応答振幅減衰特性である。動作遅れと応答振幅減衰を合わせて弁駆動装置の動特性(動作特性)と呼ぶ。制御装置80は、弁駆動装置の動特性を時間ドライブ波形と時間応答波形から計算し、記憶部94又はRAM92に記憶する(ステップS3)。動作特性は例えば伝達関数の形で計算してもよい。
Next, the
次に、制御装置80は、弁駆動装置の動作特性の逆動特性として計算する。弁駆動装置の動作特性の逆動特性計算は、上述した動作特性が伝達関数の形で計算されていると、動作特性の伝達関数の逆関数である逆伝達関数を計算すればよい(ステップS4)。
Next, the
次に、制御装置80は、目標リフト波形(時間目標リフト波形)から応答波形(時間応答波形)を引いた偏差波形を生成する。制御装置80は、偏差波形に上述した逆動特性を作用させ時間補正波形を生成する。例えば、偏差波形に前記逆伝達関数を作用させると時間補正波形が計算できる(ステップS5)。上述の関係より、時間補正波形と同一の時間ドライブ波で弁駆動装置を駆動すれば、弁駆動ピストンの時間応答波形は前記の偏差波形と一致することがわかる。従い、時間ドライブ波形(A)に時間補正波形を足し合わせ、新たな時間ドライブ波形(B)として弁駆動装置を駆動すれば、時間応答波形は元の時間ドライブ波形(A)に一致する。時間目標リフト波形と時間補正波形を足し合わせれば所要の目標リフト波形を再現する時間ドライブ波形を生成できる。次に、時間補正波形を回転数毎にクランク角度をインデックス(クランク角度インデックス)としたものに変換すれば補正波形が生成できる。
Next, the
上述した時間ドライブ波形と時間応答波形は、時間的には原因と結果の因果的な関係にある。時々刻々とその関係を同定する場合は因果的な関係として同定される。これと異なり、制御装置80は、1サイクル分のドライブ波形と応答波形の両方を一旦記憶部94又はRAM92に記憶して、その関係を同定する場合には、弁駆動装置の逆特性及び時間ドライブ波形に対する時間補正波形は時間的に因果的な関係にある必要はない。この場合、制御装置80は、非因果的な関係として同定できる。例えば、時刻T0まで0値で時刻T0を越えて0でないある値をもつ時間ドライブ波形に対し非因果的な関係として同定された時間補正波形は、τを正のある値とすると、時刻T0−τまで0値で時刻T0−τを越えて0でないある値をもつ波形として生成できる。
The time drive waveform and the time response waveform described above have a causal relationship between cause and effect in terms of time. When the relationship is identified from moment to moment, it is identified as a causal relationship. Unlike this, the
動弁試験装置100の制御装置80は、目標リフト波形と補正波形を足し合わせたドライブ波形をサーボ弁13に入力して、油圧の供給又は弁駆動シリンダ11から油圧の排出を制御することで弁駆動ピストン12を駆動し弁駆動装置10(アクチュエータ)を実際に動作させる。制御装置80は、内燃機関のクランク角度及び回転数毎に、弁駆動装置10(アクチュエータ)が動作した実応答波形を取得する。前記クランク角度及び回転数は計測装置20、21を介して取得され、前記応答波形は、変位計15を介して取得される。
The
弁駆動装置10(アクチュエータ)は、油圧アクチュエータであるので、作動油の粘性、作動油の圧縮性、弁駆動ピストン、排気弁又は給気弁の慣性等の影響によってドライブ波形で指示する指令から実際の動作は遅れが生じる。この遅れは、内燃機関1の回転数が高くなるほど大きくなることがわかっている。内燃機関1の回転数毎に、上述した補正波形の作成手順にて補正波形を作成し、得られた結果を回転数毎に整理してマップ化し、補正波形マップとする。
Since the valve drive device 10 (actuator) is a hydraulic actuator, the actual value is determined from the command indicated by the drive waveform due to the influence of the viscosity of the hydraulic oil, the compressibility of the hydraulic oil, the inertia of the valve drive piston, the exhaust valve, or the air supply valve. The operation is delayed. It has been found that this delay increases as the rotational speed of the
補正波形は、シミュレーションで求めることもできる。まず、予め、弁駆動装置10(アクチュエータ)の解析モデルを作成する。解析モデルは、高次の常微分非線形方程式で記述され、コンピュータを用いた数値計算により、その解として弁駆動ピストンの変位等を求めることができる。弁駆動装置10(アクチュエータ)の解析モデルは、弁駆動ピストン12の質量、ストローク、弁駆動ピストン12と弁駆動シリンダ11との間の摩擦係数、バルブスプリングのばね定数、弁駆動シリンダ11への油圧の供給及び排出と弁駆動シリンダ11内での油の圧縮、供給と排出を切り替えるサーボ弁13動作遅れ等を考慮して作成される。解析可能なモデルでは、ドライブ波形で弁駆動装置10(アクチュエータ)を駆動したときの応答波形が計算できる。作成した解析モデルを用いて、内燃機関1(エンジン)の回転数毎に弁駆動装置10(アクチュエータ)の解析モデルにドライブ波形の入力を与え、その入力に対する応答をコンピュータでシミュレーションする。そして、上述した補正波形の作成手順にて補正波形を作成することができる。また、得られた結果を回転数毎に整理してマップ化し、補正波形マップとする。補正波形マップは、応答振幅減衰と動作遅れを補正するデータベースである。
The correction waveform can also be obtained by simulation. First, an analysis model of the valve drive device 10 (actuator) is created in advance. The analysis model is described by a high-order ordinary differential nonlinear equation, and the displacement of the valve drive piston can be obtained as a solution by numerical calculation using a computer. The analysis model of the valve drive device 10 (actuator) includes the mass of the
上述のように作成される補正波形マップはドライブ波形と応答波形及び弁駆動装置の逆特性を用いずに、次の方法で簡便に生成することもできる。時間補正波形は、時間目標リフト波形を1階時間微分した時間目標リフト速度波形、時間目標リフト波形を2階時間微分した時間目標リフト加速度波形を足し合わせて生成できる。なお、振幅倍率補正としては、各々の値に補正係数を掛け、また、各々の波形の遅れ補正を行い足し合わせるものとする。例えば、補正係数は時間目標リフト速度波形と時間目標リフト加速度波形の各々に掛けるものであり、さらにクランク角度インデックス区間毎に補正係数を設定してもよい。また、補正係数と遅れ補正量の値は、目標リフト波形に応答波形が一致するように補正係数及び遅れ補正量を探索値とし、例えば実験計画法等の最小値探索アルゴリズムを用いてシミュレーションで求めることができる。なお、補正係数及び遅れ補正量は速度波形と加速度波形及びクランク角度インデックス区間毎に決定される。図5に時間目標リフト速度に振幅倍率補正と遅れ補正を施し、回転数毎に整理してクランク角度をインデックスとしマップ化したもの、及び図6に時間目標リフト加速度波形に振幅倍率補正と遅れ補正を施し、回転数毎に整理してクランク角度をインデックスとしマップ化した補正波形成分(補正波形マップ)の一例を示す。 The correction waveform map created as described above can be easily generated by the following method without using the drive waveform, the response waveform, and the inverse characteristics of the valve drive device. The time correction waveform can be generated by adding the time target lift speed waveform obtained by differentiating the time target lift waveform by the first order time and the time target lift acceleration waveform obtained by differentiating the time target lift waveform by the second order time. As amplitude magnification correction, each value is multiplied by a correction coefficient, and each waveform is corrected for delay and added. For example, the correction coefficient is applied to each of the time target lift speed waveform and the time target lift acceleration waveform, and a correction coefficient may be set for each crank angle index section. Further, the correction coefficient and the delay correction amount are obtained by simulation using, for example, a minimum value search algorithm such as an experimental design method, using the correction coefficient and the delay correction amount as search values so that the response waveform matches the target lift waveform. be able to. The correction coefficient and the delay correction amount are determined for each speed waveform, acceleration waveform, and crank angle index section. FIG. 5 shows the time target lift speed subjected to amplitude magnification correction and delay correction, arranged for each rotation speed and mapped using the crank angle as an index, and FIG. 6 shows the time target lift acceleration waveform with amplitude magnification correction and delay correction. 1 shows an example of a corrected waveform component (corrected waveform map) that is arranged for each rotation speed and mapped with the crank angle as an index.
図5に示す補正波形成分41は、目標リフト波形を微分した速度成分を、上述の手法により決定した補正係数と遅れ補正量で振幅倍率補正と遅れ補正を施し、回転数毎に整理してクランク角度をインデックスとしたマップである。 The correction waveform component 41 shown in FIG. 5 performs an amplitude magnification correction and a delay correction on the speed component obtained by differentiating the target lift waveform with the correction coefficient and the delay correction amount determined by the above-described method, and arranges them for each rotation speed. It is a map with angle as an index.
図6に示す補正波形成分42は、目標リフト波形を2階微分した加速度成分を、上述の手法により決定した補正係数と遅れ補正量で振幅倍率補正と遅れ補正を施し、回転数毎に整理してクランク角度をインデックスとしたマップである。
The
次に、制御装置80は、図5及び図6に示したような補正波形の各成分を記憶部94又はRAM92に記憶させる(ステップS5)。本実施形態では、制御装置80が補正波形の各成分を作成したが、制御装置80とは異なるコンピュータシステムで補正波形の各成分を作成し、補正波形の各成分のデータを伝送して記憶部94又はRAM92に記憶するようにしてもよい。また、ステップS3及びステップS4では、実際の弁駆動装置の動特性(動作特性)を元に補正波形を作成したが、シミュレーションで補正波形を作成してもよい。
Next, the
次に、図7及び図8を用いて動弁試験装置100の動作手順について説明する。図7は、本実施形態1に係る動弁試験装置の動作を示すフローチャートである。図8は、本実施形態1に係る動弁試験装置のブロック線図を示す説明図である。
Next, the operation procedure of the valve
図7に示すフローチャートに沿って動弁試験装置100の動作手順について説明する。動弁試験装置100の制御装置80は、予め内燃機関1のクランク角度毎に目標リフト量が与えられた目標リフト波形と補正波形を取得し、記憶部94又はRAM92に記憶させる。また、制御装置80は、計測装置20、21からリアルタイムに内燃機関1のクランク角度及び回転数データを取得する(ステップS10)。
The operation procedure of the valve
本実施形態では、制御装置80は、上述のとおり記憶部94又はRAM92に目標リスト波形が記憶されている。そこで、制御装置80は、上述のとおり記憶部94又はRAM92に記憶されている目標リフト波形をRAM92のワークエリアに読み込む手順を行う。(ステップS11)。次に、制御装置80は、上述のとおり記憶部94又はRAM92に記憶されている補正波形が記憶されているか確認する手順を行う(ステップS12)。記憶部94又はRAM92に記憶されている補正波形が記憶されている場合(ステップS12、Yes)、制御装置80のCPU91が補正波形をRAM92のワークエリアに読み込む手順を行ったうえで、制御装置80は次のドライブ波形生成(ステップS14)の手順に進む。
In the present embodiment, the
補正波形が記憶されている場合には、補正波形が上述した補正波形マップで記憶されている場合を含む。また、補正波形が記憶されている場合には、上述した逆動特性を制御装置80が記憶部94又はRAM92に記憶されている場合を含む。これにより、制御装置80は、目標リフト波形から時間応答波形を引いた偏差波形を生成し、偏差波形に上述した逆動特性を作用させ補正波形出力したうえで、制御装置80は、次のドライブ波形生成(ステップS14)の手順に進む。
The case where the correction waveform is stored includes the case where the correction waveform is stored in the above-described correction waveform map. Further, the case where the correction waveform is stored includes the case where the
本実施形態では、記憶部94又はRAM92に記憶されている補正波形が記憶されている。一方、記憶部94又はRAM92に記憶されている補正波形が記憶されていない場合もある。記憶部94又はRAM92に記憶されている補正波形が記憶されていない場合(ステップS12、No)、制御装置80は、補正波形生成(ステップS13)の手順に進む。例えば、補正波形生成(ステップS13)の手順では、制御装置80が上述した図4に示すフローチャートに沿って補正波形の作成を行うことで補正波を生成できる。また、制御装置80が上述した補正波形マップをシミュレーションで求めることで補正波を生成できる。あるいは、制御装置80が上述した時間目標リフト速度波形、または上述した時間目標リフト加速度波形を求めることで補正波形マップを生成できる。補正波形生成(ステップS13)の手順により補正波形を生成すると、制御装置80は次のドライブ波形生成(ステップS14)の手順に進む。
In the present embodiment, correction waveforms stored in the
制御装置80のCPU91が、クランク角度インデックスに基づいて該当する回転数での補正波形を生成する(ステップS13)。動弁試験装置100の制御装置80は、ドライブ波を生成する手順を行う(ステップS14)。ドライブ波は、ステップS10においてリアルタイムに取得した内燃機関1のクランク角度及び回転数データに基づいて、目標リフト波形と補正波形より生成される。制御装置80は、目標リフト波形に補正波形を足し合わせドライブ波形を生成する。なお、内燃機関の1サイクル中の回転数は一定とし、各回転数で補正波形をマップとして整理した。但し、1サイクル中に回転数が変動しても、その時刻での回転数に応じた補正波形を参照するので、回転数の変動が連続で小さければ1サイクル中の回転数変動にも対応した補正波形を生成できる。
The CPU 91 of the
本実施形態において目標リフト波形を補正波形で補正しドライブ波形を生成する場合は、2種類の補正波形成分で補正する。図8の動弁試験装置100のブロック線図を参照すると、制御装置80は、記憶部94又はRAM92に補正波形成分41及び補正波形成分42を記憶している。ドライブ波形生成ブロック51の信号Pは、補正波形成分41の出力に所定(0〜1)のゲインを加える第1のゲイン補正ブロック52の信号Qと加算点53で加算される。加算後の信号Rは、補正波形成分42の出力に所定(0〜1)のゲインを加える第2のゲイン補正ブロック54の信号Sと加算点55で加算される。ゲイン補正ブロック52とゲイン補正ブロック54の補正ゲインは1でもよいが、装置特性変化や繰り返しによる過補償を考慮して0〜1の可変値がとるようしている。
In this embodiment, when a target lift waveform is corrected with a correction waveform to generate a drive waveform, correction is performed with two types of correction waveform components. Referring to the block diagram of the valve
図9−1、図9−2及び図9−3は、図8の補正波形生成の一例を示す図である。図9−1、図9−2及び図9−3は、回転数1000rpmから1800rpm毎に整理してマップ化した補正波形である。補正波形成分43は、補正波形成分41の実際の詳細な波形を示している。補正波形成分44は、補正波形成分42の実際の詳細な波形を示している。第1のゲイン補正ブロック52と第2のゲイン補正ブロック54とは連結しているので、目標リフト波形の信号Pは、補正波形成分43と、補正波形成分44とが加算された補正波形成分45の波形補正が行われることになる。予め、制御装置80には、補正波形成分45を記憶して1種類のマップ(補正波形成分)で補正を行ってもよい。補正波形成分45は、目標リフト波形の立ち上がり側のクランク角度区間と目標リフト波形の立ち下がり側のクランク角度区間とで比べると立ち上がり側が立ち下がり側より大きく補正されている。これにより、弁駆動ピストン12のリフト動作時に弁駆動シリンダ11から弁駆動ピストン12へ油圧が伝達する遅れに起因する弁駆動ピストン12の動作遅れを解消することができる。
9A, 9B, and 9C are diagrams illustrating an example of the correction waveform generation of FIG. FIG. 9A, FIG. 9B, and FIG. 9C are correction waveforms that are arranged and mapped every rotation speed of 1000 rpm to 1800 rpm. The
次に図7のフローチャートに示すように、CPU91が、変位データをフィードバックする(ステップS15)。図8では、加算後の信号T(補正ドライブ波形)は、図2に示す変位計15から弁駆動ピストン12の変位データ56を信号Uとして加算点57で加算(フィードバック接続)される。
Next, as shown in the flowchart of FIG. 7, the CPU 91 feeds back displacement data (step S15). In FIG. 8, the signal T (corrected drive waveform) after addition is added (feedback connection) at the
次に図7のフローチャートに示すように、制御装置80は、ドライブ波とフィードバックした変位データの偏差がPID制御ブロックへ送出される(ステップS16)。図8で示す偏差の制御信号Vは、PID制御ブロック58へ送出される。これにより、図1に示す制御装置80は、サーボ弁13を制御する。
Next, as shown in the flowchart of FIG. 7, the
上述したように、本実施形態の動弁試験装置では、弁駆動装置が、内燃機関の排気弁又は給気弁を駆動可能な弁駆動シリンダ及び弁駆動ピストンと、前記弁駆動ピストンを駆動するサーボ弁と、前記サーボ弁を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記弁駆動ピストンを駆動しようとする目標リフト波形に前記弁駆動装置の動作特性を考慮した補正を加えてドライブ波形を作成し、前記ドライブ波形で前記弁駆動装置を制御する。 As described above, in the valve operating test apparatus of the present embodiment, the valve driving device includes a valve driving cylinder and a valve driving piston that can drive an exhaust valve or an air supply valve of an internal combustion engine, and a servo that drives the valve driving piston. And a control device for controlling the servo valve. The control device drives the target lift waveform to drive the valve drive piston by adding a correction in consideration of the operation characteristics of the valve drive device. A waveform is created and the valve drive device is controlled by the drive waveform.
これにより、油圧による弁駆動ピストンの応答振幅減衰と動作遅れが補償され、所望の応答で弁駆動できる。また、油圧アクチュエータは出力が高く、内燃機関での高回転の追従も可能となる。また、クランクシャフトによってカムシャフトを駆動する機構はカムの位相が固定であるが、本実施形態の内燃機関の動弁試験装置はそのような機構を有さない。このため、本実施形態の内燃機関の動弁試験装置では、吸排気弁の開閉タイミング、リフト量、作動角又は排気弁及び給気弁の開閉時期のオーバーラップ等の弁動作プロフィールを任意に変更できる自由度の高い内燃機関の動弁試験装置とすることができる。例えば、内燃機関の動弁試験において、燃焼が不安定となる負荷領域でも内燃機関の運転の安定化を図り、かつ燃焼効率を高めることができるリフトパターンを見出すことができる。これにより、カムシャフトの弁駆動装置の設計へフィードバックして高性能なカムシャフトの弁駆動装置を作ることに寄与できる。 Thereby, the response amplitude attenuation and the operation delay of the valve drive piston due to the hydraulic pressure are compensated, and the valve can be driven with a desired response. Further, the hydraulic actuator has a high output, and can follow high speed in the internal combustion engine. Further, the mechanism for driving the camshaft by the crankshaft has a fixed cam phase, but the valve operating test apparatus for the internal combustion engine of this embodiment does not have such a mechanism. For this reason, in the valve operating test apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, the valve operation profile such as the opening / closing timing of the intake / exhaust valve, the lift amount, the operating angle or the overlap of the opening / closing timing of the exhaust valve and the intake valve is arbitrarily changed. It is possible to provide a valve operating test apparatus for an internal combustion engine with a high degree of freedom. For example, in a valve operating test of an internal combustion engine, it is possible to find a lift pattern that can stabilize the operation of the internal combustion engine and increase the combustion efficiency even in a load region where the combustion becomes unstable. This contributes to making a high performance camshaft valve drive by feeding back to the design of the camshaft valve drive.
本実施形態の動弁試験装置では、前記補正波形は、目標リフト波形の速度から生成することが好ましい。これにより、油圧による弁駆動装置の応答振幅減衰と動作遅れを補償できる。 In the valve operating test apparatus according to the present embodiment, the correction waveform is preferably generated from the speed of the target lift waveform. As a result, it is possible to compensate for the response amplitude attenuation and operation delay of the valve drive device due to hydraulic pressure.
本実施形態の動弁試験装置では、前記補正波形は、目標リフト波形の加速度から生成することが好ましい。これにより、油圧による弁駆動装置の応答振幅減衰と動作遅れを補償できる。 In the valve operating test apparatus according to the present embodiment, the correction waveform is preferably generated from the acceleration of the target lift waveform. As a result, it is possible to compensate for the response amplitude attenuation and operation delay of the valve drive device due to hydraulic pressure.
本実施形態の動弁試験装置では、前記制御装置は、予め前記内燃機関の目標リフト波形を記憶し、前記クランク角度及び回転数データに合わせた前記補正波形によりドライブ波形を作成することが好ましい。これにより、弁動作プロフィールを任意に変更できる自由度の高い内燃機関の動弁試験装置とすることができる。 In the valve operating test apparatus according to the present embodiment, it is preferable that the control device stores a target lift waveform of the internal combustion engine in advance and creates a drive waveform based on the correction waveform matched to the crank angle and rotation speed data. Thereby, it can be set as the valve operating test apparatus of the internal combustion engine with the high freedom degree which can change a valve operation profile arbitrarily.
本実施形態の内燃機関は、シリンダブロックと、前記シリンダブロック内を上下動する燃焼用ピストンと、排気弁及び給気弁と、前記排気弁及び前記給気弁を各々駆動する前記動弁試験装置と、を有することが好ましい。これにより、清浄な排気と燃費向上とによりNOx、未燃HCの排出量の低減と二酸化炭素排出量の低減とに寄与することができる。 The internal combustion engine of the present embodiment includes a cylinder block, a combustion piston that moves up and down in the cylinder block, an exhaust valve and an intake valve, and the valve operating test device that drives the exhaust valve and the intake valve, respectively. It is preferable to have. Thereby, it is possible to contribute to the reduction of NOx and unburned HC emissions and the reduction of carbon dioxide emissions by clean exhaust and improved fuel efficiency.
(実施形態2)
図10は、本実施形態2に係る動弁試験装置の動作を示すフローチャートである。本実施形態に係る動弁試験装置は、実施形態1と同じであるが実施形態1の動弁試験装置によるドライブ波形にさらに補正を加えていることに特徴がある。次の説明においては、実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the valve operating test apparatus according to the second embodiment. The valve operating test apparatus according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but is characterized by further correcting the drive waveform obtained by the valve operating test apparatus of the first embodiment. In the following description, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
図10に示すように、制御装置80は、計測装置20、21からリアルタイムに内燃機関1のクランク角度及び回転数データを取得する(ステップS21)。制御装置80は、本来所望のクランク角度毎にリフト量が与えられた目標リフト波形が記憶部94又はRAM92に記憶されているものとする。例えば、4ストロークエンジンでは燃焼用ピストンが2往復する間に、吸気・圧縮・膨張・排気の4行程を行うことで1サイクルを完結する。制御装置80は、この1サイクル分の目標リフト波形を生成する(ステップS22)。
As shown in FIG. 10, the
次に、制御装置80は、目標リフト波形と同一のドライブ波形を生成する。(ステップS23)。制御装置80は、ドライブ波形で弁駆動ピストンを駆動し、弁駆動ピストンの変位を変位計15で検出し、クランク角度毎に応答波形として記憶部94又はRAM92に記憶する。制御装置80は、変位データをフィードバックしドライブ波形との偏差を算出しPID制御する(ステップS24)。
Next, the
制御装置80は、応答波形である弁駆動ピストン12の変位データを取得し(ステップS25)、目標バルブリフト量との差(誤差)を演算する。演算した差が目標誤差(例えば±0.1mmの範囲内)以内でないならば(ステップS26、No)、制御装置80は、記憶部94又はRAM92に記憶されている補正波形が記憶されているか確認する手順を行う(ステップS27)。記憶部94又はRAM92に記憶されている補正波形が記憶されている場合(ステップS27、Yes)、制御装置80のCPU91が補正波形をRAM92のワークエリアに読み込む手順を行ったうえで、制御装置80は次のドライブ波形生成(ステップS29)の手順に進む。
The
補正波形が記憶されている場合には、補正波形が実施形態1において上述した補正波形マップで記憶されている場合を含む。また、補正波形が記憶されている場合には、実施形態1において上述した逆動特性を制御装置80が記憶部94又はRAM92に記憶されている場合を含む。これにより、制御装置80は、目標リフト波形から時間応答波形を引いた偏差波形を生成し、偏差波形に上述した逆動特性を作用させ補正波形出力したうえで、制御装置80は、次のドライブ波形生成(ステップS29)の手順に進む。
The case where the correction waveform is stored includes the case where the correction waveform is stored in the correction waveform map described above in the first embodiment. In addition, the case where the correction waveform is stored includes the case where the
記憶部94又はRAM92に記憶されている補正波形が記憶されていない場合(ステップS27、No)、制御装置80は、補正波形生成(ステップS28)の手順に進む。例えば、補正波形生成(ステップS28)の手順では、制御装置80が実施形態1において上述した図4に示すフローチャートに沿って補正波形の作成を行うことで補正波を生成できる。また、制御装置80が実施形態1において上述した補正波形マップをシミュレーションで求めることで補正波を生成できる。あるいは、制御装置80が実施形態1において上述した時間目標リフト速度波形、または上述した時間目標リフト加速度波形を求めることで補正波形マップを生成できる。補正波形生成(ステップS28)の手順により補正波形を生成すると、制御装置80は次のドライブ波形生成(ステップS29)の手順に進む。
When the correction waveform stored in the
動弁試験装置100の制御装置80は、ドライブ波を生成する手順を行う(ステップS29)。ステップS29において、ステップS23で生成したドライブ波形が目標リフト波形とされる。制御装置80は、目標リフト波形(ステップS23で生成したドライブ波形)に補正波形を足し合わせドライブ波形を生成する。
The
制御装置80は、ドライブ波形で弁駆動ピストンを駆動し、弁駆動ピストンの変位を変位計15で検出し、クランク角度毎に応答波形として記憶部94又はRAM92に記憶する。制御装置80は、変位データをフィードバックしドライブ波形との偏差を算出しPID制御する(ステップS24)。
The
制御装置80は、応答波形である弁駆動ピストン12の変位データを取得し(ステップS25)、目標バルブリフト量との差(誤差)を演算する。演算した差が目標誤差(例えば±0.1mmの範囲内)以内でないならば(ステップS26、No)、制御装置80は、記憶部94又はRAM92に記憶されている補正波形が記憶されているか確認する手順を行う(ステップS27)。
The
本実施形態の制御装置80は、応答波形である弁駆動ピストン12の変位データを取得し(ステップS25)、目標バルブリフト量との差(誤差)を演算し、演算した差が目標誤差(例えば±0.1mmの範囲内)以下となるまで、上述した補正波形によりドライブ波形の生成(ステップS29)を行うことになる。ステップS24からステップ29までの手順が目標誤差(例えば±0.1mmの範囲内)以下となるまで繰り返されるので、本実施形態の動弁試験装置は、目標誤差を達成した応答をするドライブ波形を生成できる。これにより、精度の高い応答とすることができる。
The
記憶部94又はRAM92に記憶されている補正波形が記憶されていない場合(ステップS27、No)、例えば、補正波形生成(ステップS28)の手順では、制御装置80が実施形態1において上述した図4に示すフローチャートに沿って補正波形の作成を行う。ここで、繰り返し補正波を生成する場合、例えば、制御装置80は、時間目標リフト波形とi回目の時間応答波形の偏差からi回目の偏差波形を生成し、偏差波形と逆動特性とから(i+1)回目の補正波形を生成する(ステップS28)。これにより、制御装置80は、i回目のドライブ波形と(i+1)回目の補正波形とから(i+1)回目のドライブ波形を生成する(ステップS29)。
When the correction waveform stored in the
演算した差が目標誤差(例えば±0.1mmの範囲内)以下であれば(ステップS26、Yes)、応答振幅減衰と動作遅れが補償されたので補償を終了する。 If the calculated difference is equal to or smaller than a target error (for example, within a range of ± 0.1 mm) (Yes in step S26), the response amplitude attenuation and the operation delay are compensated, and the compensation is terminated.
上述したように本実施形態の動弁試験装置では、前記制御装置は、前記ドライブ波形の実応答データを取得し、目標誤差に到達しない場合には、前記ドライブ波形をさらに補正することが好ましい。これにより、精度の高い応答とすることができる。 As described above, in the valve operating test apparatus of the present embodiment, it is preferable that the control device obtains actual response data of the drive waveform and further corrects the drive waveform when the target error is not reached. Thereby, it can be set as a highly accurate response.
(評価)
上述した実施形態1で説明した動弁試験装置100で評価を行った。評価で使用した内燃装置(エンジン)はディーゼルエンジンであり、4気筒16バルブである。内燃装置(エンジン)の定格出力は、40.9kW、定格回転数は1800rpmである。
(Evaluation)
Evaluation was performed using the valve
動弁試験装置100の弁駆動装置10の仕様は、排気弁4a及び給気弁4bを駆動する一組の弁駆動装置が8組一体化され、最大ストローク14mm、最大速度2.2m/s、最大推力1.1kN、外径寸法426mm×250mm×273mm、質量75kgである。上述した内燃装置(エンジン)に弁駆動装置10を組み付け、図7に示すフローチャートに沿って動弁試験装置の動作を行った。評価方法は、変位計15のデータ及びクランク角度センサである計測装置21のデータを制御装置80で取得する。弁駆動ピストン12の目標リフト量と、実応答データである応答リフト量を10サイクル分のデータを比較した。評価結果を図11−1及び図11−2に示す。
The specification of the
図11−1は、評価例の目標リフトと応答リフトの比較を示す図である。図11−2は、図11−1の目標リフトと応答リフトの偏差を示す図である。図11−1に示すように、内燃機関(エンジン)の回転数4000rpm時となるとき、弁駆動ピストン12の目標リフト量は、クランク角度を横軸にとり、リフト量を縦軸にとると、山なりの曲線を描くことがわかる。実応答データである応答リフト量を10サイクル分、目標リフト量と重ね合わせると、両者はほぼ一致している。図11−2は、目標リフト量と応答リフト量との偏差であるが±0.2mmの範囲に収まっていることからも、弁動作遅れが解消されていることがわかる。
FIG. 11A is a diagram illustrating a comparison between the target lift and the response lift in the evaluation example. FIG. 11B is a diagram illustrating a deviation between the target lift and the response lift in FIG. As shown in FIG. 11A, when the rotation speed of the internal combustion engine (engine) is 4000 rpm, the target lift amount of the
評価結果した動弁試験装置100では、吸排気弁の開閉タイミング、リフト量、作動角又は排気弁及び給気弁の開閉時期のオーバーラップ等の弁動作プロフィールを任意に変更できる。このため、例えば内燃機関の試験装置に搭載された場合、燃焼が不安定となる負荷領域でも内燃機関の運転の安定化を図り、かつ、燃焼効率を高めることができるリフトパターンを見出すことができる。これにより、カムシャフトの弁駆動装置の設計へフィードバックして高性能なカムシャフトの弁駆動装置を作ることに寄与できる。
In the valve
また、本実施形態に係る動弁試験装置又は内燃機関の動弁装置は、リフト波形の速度又はリフト波形の加速度から算出した補償波を使った波形精度改善に関わる。アクチュエータの動作遅れ(応答遅れ)又は振幅不足を補償するために、リフト波形の速度成分又はリフト波形の加速度成分に、内燃機関(エンジン)の回転数に応じてゲインをかけて入力に加えることにより、再現精度を上げることができる。 Further, the valve operating test apparatus according to the present embodiment or the valve operating apparatus for an internal combustion engine is related to waveform accuracy improvement using a compensation wave calculated from the speed of the lift waveform or the acceleration of the lift waveform. In order to compensate for actuator operation delay (response delay) or amplitude shortage, by applying a gain to the speed component of the lift waveform or the acceleration component of the lift waveform according to the rotational speed of the internal combustion engine (engine), and adding it to the input , Can improve the reproduction accuracy.
以上のように、本実施形態に係る動弁試験装置は、内燃機関の吸気弁又は排気弁を開閉駆動する試験機に適している。なお、本発明は、内燃機関の排気弁又は給気弁を駆動可能な弁駆動ピストン及び弁駆動シリンダを有する弁駆動装置と、前記弁駆動シリンダに油圧を供給する油圧ユニットと、前記弁駆動装置を制御する制御装置と、を有する内燃機関の動弁装置において、前記制御装置は、前記内燃機関のクランク角度及び回転数データを取得し、弁駆動装置の動作特性に基づく応答振幅減衰と動作遅れを補正する補正波形を記憶し、弁駆動ピストンを駆動しようとする目標リフト波形に、前記補正波形を加えてドライブ波形を作成し、前記ドライブ波形で前記弁駆動装置を制御する内燃機関の動弁装置にも適用できる。 As described above, the valve operating test apparatus according to the present embodiment is suitable for a testing machine that opens and closes an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine. The present invention relates to a valve drive device having a valve drive piston and a valve drive cylinder capable of driving an exhaust valve or an intake valve of an internal combustion engine, a hydraulic unit for supplying hydraulic pressure to the valve drive cylinder, and the valve drive device. A control device for controlling the internal combustion engine, wherein the control device acquires crank angle and rotation speed data of the internal combustion engine, and attenuates response amplitude and operation delay based on operating characteristics of the valve drive device A valve for an internal combustion engine that stores a correction waveform for correcting the valve, creates a drive waveform by adding the correction waveform to a target lift waveform to drive the valve drive piston, and controls the valve drive device with the drive waveform It can also be applied to devices.
1 内燃機関
3 シリンダブロック
2 燃焼用ピストン
4a 排気弁
4b 給気弁
5 弁ロッド
6 バルブスプリング
7 クランクシャフト
8 コネクティングロッド
9 クランクケース
10 弁駆動装置
11 弁駆動シリンダ
12 弁駆動ピストン
13 サーボ弁
15 変位計
20、21 計測装置
30 油圧ユニット
41、42、43、44、45 補正波形成分
51 ドライブ波形生成ブロック
52 第1のゲイン補正ブロック
53 加算点
54 第2のゲイン補正ブロック
55、57 加算点
58 PID制御ブロック
80 制御装置
100 動弁試験装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記弁駆動シリンダに油圧を供給する油圧ユニットと、
前記弁駆動装置を制御する制御装置と、を有する内燃機関の動弁試験装置において、
前記制御装置は、
前記内燃機関のクランク角度及び回転数データを取得し、弁駆動装置の動作特性に基づく応答振幅減衰と動作遅れを補正する補正波形を記憶し、
弁駆動ピストンを駆動しようとする目標リフト波形に、前記補正波形を加えてドライブ波形を作成し、前記ドライブ波形で前記弁駆動装置を制御することを特徴とする内燃機関の動弁試験装置。 A valve drive device having a valve drive piston and a valve drive cylinder capable of driving an exhaust valve or an intake valve of an internal combustion engine;
A hydraulic unit for supplying hydraulic pressure to the valve drive cylinder;
In a valve operating test apparatus for an internal combustion engine having a control device for controlling the valve driving device,
The controller is
Obtaining the crank angle and rotation speed data of the internal combustion engine, storing a correction waveform for correcting response amplitude attenuation and operation delay based on the operation characteristics of the valve drive device,
A valve operating test apparatus for an internal combustion engine, wherein a drive waveform is created by adding the correction waveform to a target lift waveform to drive a valve drive piston, and the valve drive device is controlled by the drive waveform.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010288505A JP2012136968A (en) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Driven valve tester of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010288505A JP2012136968A (en) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Driven valve tester of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012136968A true JP2012136968A (en) | 2012-07-19 |
Family
ID=46674579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010288505A Withdrawn JP2012136968A (en) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Driven valve tester of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012136968A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013002338A (en) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Valve train test device for internal combustion engine |
-
2010
- 2010-12-24 JP JP2010288505A patent/JP2012136968A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013002338A (en) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Valve train test device for internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11867116B2 (en) | Energy storage and conversion in linear generators | |
US10731586B2 (en) | Control of piston trajectory in a free-piston combustion engine | |
JP4621627B2 (en) | Work amount calculation device for internal combustion engine | |
Kock et al. | The free piston linear generator-development of an innovative, compact, highly efficient range-extender module | |
JP2010112382A (en) | Engine control system and method | |
CN110770427B (en) | Method for determining a current trim value for the length of an intake pipe of an internal combustion engine | |
JP5754984B2 (en) | Valve testing device for internal combustion engines | |
JP2012501434A (en) | Method and control arrangement for performing feedback control of a controlled object having an operation cycle that is repeatedly executed | |
WO2012095988A1 (en) | Control device for internal combustion engine equipped with supercharger | |
JP2019513201A (en) | Control of piston trajectory in free piston combustion engine | |
JP5748571B2 (en) | Valve testing device for internal combustion engines | |
US20210348553A1 (en) | Method and system for hybrid opposed piston internal combustion engine with volume scheduling and ignition timing controls | |
JP5748572B2 (en) | Valve testing device for internal combustion engines | |
JP2006503221A (en) | Engine load-based fuel injection timing compensation | |
JP2012136968A (en) | Driven valve tester of internal combustion engine | |
CN102135023A (en) | Method for controlling an engine valve of an internal combustion engine | |
JP2020521910A (en) | Method for calculating the current compression ratio of an internal combustion engine during operation | |
JP2015227662A (en) | Method for simulation of internal combustion engine, and equipment therefor | |
JP5835955B2 (en) | Valve testing device for internal combustion engines | |
JP2022514396A (en) | Methods and systems for controlling pistonless engines | |
Rosvall et al. | Torque estimation based virtual crank angle sensor | |
JP2016526630A5 (en) | ||
JP4803099B2 (en) | Torque estimation device for variable compression ratio engine | |
JP5781330B2 (en) | Valve operating device for internal combustion engine | |
JP2008115828A (en) | Reciprocating internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140304 |