JP2014102154A

JP2014102154A - エンジン冷却水温調装置及び方法

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Publication number: JP2014102154A
Application number: JP2012254406A
Authority: JP
Inventors: Teru Tsukagosh; 照塚越; Kazuhiko Ichise; 和彦市瀬
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-06-05

Abstract

【課題】エンジン冷却水の温度の応答性を向上させ、かつ、エンジン回転速度に応じたエンジン冷却水の流量を、実車において作動しているエンジンにおける流量と同様にするエンジン冷却水温調装置及び方法を提供すること。
【解決手段】エンジン冷却水温調装置１０は、第１管路６１にエンジンの冷却に必要な十分な流量のエンジン冷却水を流し、エンジン回転速度に対応付けて、車両に組み込まれたエンジンを冷却するエンジン冷却水の流量を記憶する流量記憶部１１に基づいて、計測されたエンジン回転速度に対応付けられたエンジン冷却水の流量を求め、求めたエンジン冷却水の流量に、分岐第１管路６４の流量が等しくなるように、計測された分岐第１管路６４の流量に基づいて流量調整弁５２の開度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン冷却水温調装置及び方法に関する。

従来より、開発されたエンジンの性能を試験するために、エンジン試験装置が用いられている。図３は、従来のエンジン試験装置８０における冷却水温調装置９０によるエンジンの冷却を示すブロック図である。図３が示すように、エンジン６０の出力軸はダイナモメータ７０に接続され、エンジンの性能が測定・評価される。エンジン試験装置８０における冷却水温調装置９０は、試験されるエンジン６０を冷却するために、ヒータ２２と熱交換器２１（冷却媒体用流量計３１と冷却媒体用電動弁３２とにより冷却媒体の流量を制御）とによりエンジン冷却水の温度を制御する。そして、冷却水温調装置９０は、温度制御したエンジン冷却水を、ポンプ２３により第１管路６１を介してエンジン６０に送り、エンジンから第２管路６２を介して冷却水タンク２４へと循環させ、エンジンを冷却する。エンジン試験装置８０は、エンジン回転速度を計測する手段を有する。

このようなエンジン試験装置において、エンジン冷却水の温度経過が所定経過から最小偏差により可能である試験台調整システムを開示する特許文献１が知られている。
この試験台調整システムは、ポンプにより作動流体（本願のエンジン冷却水に相当）を供給管路（本願の第１管路に相当）から放出導管（本願の第２管路に相当）に循環させ、さらに迂回路が供給管路と放出管路との間に設けられている。このような構成により、作業機械（本願のエンジンに相当）を冷却するための作動流体の温度がより迅速に調整される。

特開２０１０−１０７５１０

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、エンジン冷却水の温度をより迅速に調整するが、エンジン冷却水の流量を、作業機械が実際に使用される環境での流量にできるだけ近い状態にすることについての技術ではない。特にエンジンを試験する場合、エンジン試験装置におけるエンジン冷却水の流量は、実機ラジェータ接続時の流量にできるだけ近い状態が望ましい。
一方、エンジン試験装置において、エンジン冷却水の温度の応答性を向上させることが望ましいので、エンジンの近傍にバイパス回路を設け、常にエンジンの冷却に必要な量以上の流量のエンジン冷却水をエンジン側に送る場合がある。このような場合、エンジン冷却水の流量や、圧力が実機の場合と異なってしまう。

そこで、エンジン冷却水の温度の応答性を向上させ、かつ、エンジン回転速度に応じたエンジン冷却水の流量を、実車において作動しているエンジンにおける流量と同様にする装置が求められている。

本発明は、エンジン冷却水の温度の応答性を向上させ、かつ、エンジン回転速度に応じたエンジン冷却水の流量を、実車において作動しているエンジンにおける流量と同様にするエンジン冷却水温調装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。
（１）エンジン回転速度を計測する手段を有するエンジン試験装置によって試験されるエンジンにおいて、当該エンジンを冷却するためにエンジン冷却水をポンプにより循環させるエンジン冷却水温調装置であって、前記エンジン冷却水が前記ポンプから前記エンジンの方向に流れる第１管路と、前記エンジン冷却水が前記エンジンから前記ポンプの方向に流れる第２管路と、前記エンジン冷却水が前記第１管路から前記第２管路の方向に流れる、前記エンジンの近傍に位置するバイパス管路と、前記第１管路と前記バイパス管路との交点から前記エンジンまでの前記第１管路である分岐第１管路を流れる前記エンジン冷却水の流量を計測する流量計測部と、前記分岐第１管路を流れる前記エンジン冷却水の流量を所定の流量に調整するために、前記分岐第１管路に設けられた流量調整弁と、前記エンジン回転速度に対応付けて、車両に組み込まれたエンジンを冷却するエンジン冷却水の流量を記憶する流量記憶部と、前記エンジン試験装置から前記エンジン回転速度を受信する回転速度受信部と、前記回転速度受信部によって受信された前記エンジン回転速度に対応付けられたエンジン冷却水の流量を前記流量記憶部に基づいて求め、求めた前記エンジン冷却水の流量に前記分岐第１管路の流量が等しくなるように、前記流量計測部によって計測された流量に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する流量制御部と、を備えるエンジン冷却水温調装置。

（１）の構成によれば、本発明に係るエンジン冷却水温調装置は、エンジンを冷却するために、第１管路から第２管路の方向に流れる、エンジンの近傍に位置するバイパス管路と、分岐第１管路とにエンジン冷却水を流す（すなわち、エンジン冷却水の温度の応答性を向上させるために、第１管路に十分な流量のエンジン冷却水を供給し、バイパス管路及び分岐第１管路から第２管路を経由してエンジン冷却水を循環させる）。そして、本発明に係るエンジン冷却水温調装置は、エンジン回転速度に対応付けて、車両に組み込まれたエンジンを冷却するエンジン冷却水の流量を記憶する流量記憶部に基づいて、エンジン回転速度に対応付けられたエンジン冷却水の流量を求め、求めたエンジン冷却水の流量に、分岐第１管路の流量が等しくなるように、流量調整弁の開度を制御する。

すなわち、エンジン冷却水温調装置は、バイパス管路を介してエンジン冷却水を循環させると共に、エンジン回転速度に応じたエンジン冷却水の流量を求め、求めたエンジン冷却水の流量に、分岐第１管路の流量が等しくなるように、流量調整弁の開度を制御する。
したがって、本発明に係るエンジン冷却水温調装置は、バイパス管路にエンジン冷却水を流すことによってエンジン冷却水の温度の応答性を向上させ、かつ、分岐第１管路に設けた流量調整弁の開度を制御することによって、エンジン回転速度に応じたエンジン冷却水の流量を、実車において作動しているエンジンにおける流量と同様にすることができる。

（２）（１）に記載のエンジン冷却水温調装置が実行する方法であって、流量計測部が、前記第１管路と前記バイパス管路との交点から前記エンジンまでの前記第１管路である分岐第１管路を流れる前記エンジン冷却水の流量を計測する流量計測ステップと、回転速度受信部が、前記エンジン試験装置から前記エンジン回転速度を受信する回転速度受信ステップと、流量制御部が、前記回転速度受信ステップによって受信された前記エンジン回転速度に対応付けられたエンジン冷却水の流量を前記流量記憶部に基づいて求め、求めた前記エンジン冷却水の流量に前記分岐第１管路の流量が等しくなるように、前記流量計測ステップによって計測された流量に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する流量制御ステップと、を備える方法。

したがって、（２）に係る方法は、（１）と同様に、エンジン冷却水の温度の応答性を向上させ、かつ、エンジン回転速度に応じたエンジン冷却水の流量を、実車において作動しているエンジンにおける流量と同様にすることができる。

本発明によれば、エンジン冷却水の温度の応答性を向上させ、かつ、エンジン回転速度に応じたエンジン冷却水の流量を、実車において作動しているエンジンにおける流量と同様にすることができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン冷却水温調装置の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係るエンジン冷却水温調装置の処理内容を示すフローチャートである。従来のエンジン試験装置における冷却水温調装置によるエンジンの冷却を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン冷却水温調装置１０の構成を示すブロック図である。エンジン冷却水温調装置１０は、第１管路６１と、第２管路６２と、バイパス管路６３と、分岐第１管路６４と、流量調整弁５２と、流量記憶部１１と、流量計測部１２と、回転速度受信部１３と、流量制御部１４とを備える。以下、各部について詳述する。

第１管路６１は、エンジン６０を冷却するためのエンジン冷却水がポンプ２３からエンジン６０の方向に流れる管路である。第２管路６２は、エンジン６０を冷却した後のエンジン冷却水がエンジン６０からポンプ２３の方向に流れる管路である。

バイパス管路６３は、エンジン冷却水が第１管路６１から第２管路６２の方向に流れるように設けられた管路である。バイパス管路６３は、エンジン冷却水の温度の応答性を向上させるために、エンジンの近傍に設置されることが望ましい。また、エンジン冷却水温調装置１０は、エンジン冷却水の温度の応答性を向上させるために、ポンプ２３によって、第１管路６１に常にエンジンの冷却に必要な量以上の十分な流量のエンジン冷却水を供給し、バイパス管路６３と分岐第１管路６４とを介して第２管路６２から冷却水タンク２４に戻す。

流量計測部１２は、第１管路６１とバイパス管路６３との交点からエンジン６０までの第１管路６１である分岐第１管路６４を流れるエンジン冷却水の流量を計測する。具体的には、流量計測部１２は、分岐第１管路６４に設けられた流量センサ５１によって計測された流量を受信する。

流量調整弁５２は、分岐第１管路６４を流れるエンジン冷却水の流量を所定の流量に調整するために、分岐第１管路６４に設けられた電動弁である。具体的には、流量調整弁５２の開度を増加させると、分岐第１管路６４を流れる流量が増加し、流量調整弁５２の開度を減少させると、分岐第１管路６４を流れる流量が減少する。

流量記憶部１１は、エンジン回転速度に対応付けて、実際に車両に組み込まれたエンジンを冷却するエンジン冷却水の流量を記憶する。

回転速度受信部１３は、エンジン試験装置８０からエンジン回転速度を受信する。具体的には、回転速度受信部１３は、エンジン回転速度を計測するエンジン回転速度計測部８４が測定した試験用エンジンの回転速度をエンジン試験装置８０から受信する。

流量制御部１４は、回転速度受信部１３によって受信されたエンジン回転速度に対応付けられたエンジン冷却水の流量を流量記憶部１１に基づいて求め、求めたエンジン冷却水の流量に分岐第１管路６４の流量が等しくなるように、流量計測部１２によって計測された流量に基づいて流量調整弁５２の開度を制御する。具体的には、流量制御部１４は、受信されたエンジン回転速度に対応付けられたエンジン冷却水の流量を流量記憶部１１に基づいて求める。次に、流量制御部１４は、求めたエンジン冷却水の流量に分岐第１管路６４の流量が等しくなるように、流量計測部１２によって計測された流量に基づいて流量調整弁５２の開度をＰＩＤ制御、及び、流量−弁開度の関係を利用したフィードフォワード制御などで制御する。

図２は、本発明の一実施形態に係るエンジン冷却水温調装置１０の処理内容を示すフローチャートである。エンジン冷却水温調装置１０は、コンピュータ及びその周辺装置が備えるハードウェア並びに該ハードウェアを制御するソフトウェアによって構成され、以下の処理は、エンジン冷却水温調装置１０の制御部（例えば、ＣＰＵ）が所定のソフトウェアに従い実行する処理である。

ステップＳ１０１において、エンジン冷却水温調装置１０（回転速度受信部１３）は、エンジン回転速度を受信する。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、エンジン回転速度計測部８４が測定した試験用エンジンの回転速度をエンジン試験装置８０から受信する。その後、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０２に移す。

ステップＳ１０２において、エンジン冷却水温調装置１０（流量制御部１４）は、受信したエンジン回転速度からエンジン冷却水の流量を求める。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、流量記憶部１１に基づいて、ステップＳ１０１で受信したエンジン回転速度に対応付けられたエンジン冷却水の流量を求める。その後、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０３に移す。

ステップＳ１０３において、エンジン冷却水温調装置１０（流量計測部１２）は、分岐第１管路６４を流れるエンジン冷却水の流量を計測する。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、分岐第１管路６４に設けられた流量センサ５１によって計測された流量を受信する。その後、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０４に移す。

ステップＳ１０４において、エンジン冷却水温調装置１０（流量制御部１４）は、流量調整弁５２の開度を制御する。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、ステップＳ１０２において求めたエンジン冷却水の流量に、ステップＳ１０３において受信した分岐第１管路６４の流量が等しくなるように、流量調整弁５２の開度をＰＩＤ制御、及び、流量−弁開度の関係を利用したフィードフォワード制御などで制御する。その後、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０１に移す。

本実施形態によれば、エンジン冷却水温調装置１０は、エンジン回転速度に対応付けて、車両に組み込まれたエンジンを冷却するエンジン冷却水の流量を記憶する流量記憶部１１に基づいて、エンジン回転速度に対応付けられたエンジン冷却水の流量を求め、求めたエンジン冷却水の流量に、分岐第１管路６４の流量が等しくなるように、流量調整弁５２の開度をＰＩＤ制御、及び、流量−弁開度の関係を利用したフィードフォワード制御などで制御する。したがって、エンジン冷却水温調装置１０は、第１管路にエンジンの冷却に必要な量以上の十分な流量のエンジン冷却水を流し、バイパス管路６３と分岐第１管路６４を介し、第２管路からエンジン冷却水温調装置１０に戻すことによってエンジン冷却水の温度の応答性を向上させ、かつ、分岐第１管路６４に設けた流量調整弁５２の開度を制御することによって、エンジン回転速度に応じたエンジン冷却水の流量を、実車において作動しているエンジンにおける流量と同様にすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１０エンジン冷却水温調装置
１１流量記憶部
１２流量計測部
１３回転速度受信部
１４流量制御部
５１流量センサ
５２流量調整弁
６０エンジン
６１第１管路
６２第２管路
６３バイパス管路
６４分岐第１管路
７０ダイナモメータ
８０エンジン試験装置
８４エンジン回転速度計測部

Claims

エンジン回転速度を計測する手段を有するエンジン試験装置によって試験されるエンジンにおいて、当該エンジンを冷却するためにエンジン冷却水をポンプにより循環させるエンジン冷却水温調装置であって、
前記エンジン冷却水が前記ポンプから前記エンジンの方向に流れる第１管路と、
前記エンジン冷却水が前記エンジンから前記ポンプの方向に流れる第２管路と、
前記エンジン冷却水が前記第１管路から前記第２管路の方向に流れる、前記エンジンの近傍に位置するバイパス管路と、
前記第１管路と前記バイパス管路との交点から前記エンジンまでの前記第１管路である分岐第１管路を流れる前記エンジン冷却水の流量を計測する流量計測部と、
前記分岐第１管路を流れる前記エンジン冷却水の流量を所定の流量に調整するために、前記分岐第１管路に設けられた流量調整弁と、
前記エンジン回転速度に対応付けて、車両に組み込まれたエンジンを冷却するエンジン冷却水の流量を記憶する流量記憶部と、
前記エンジン試験装置から前記エンジン回転速度を受信する回転速度受信部と、
前記回転速度受信部によって受信された前記エンジン回転速度に対応付けられたエンジン冷却水の流量を前記流量記憶部に基づいて求め、求めた前記エンジン冷却水の流量に前記分岐第１管路の流量が等しくなるように、前記流量計測部によって計測された流量に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する流量制御部と、
を備えるエンジン冷却水温調装置。
請求項１に記載のエンジン冷却水温調装置が実行する方法であって、
流量計測部が、前記第１管路と前記バイパス管路との交点から前記エンジンまでの前記第１管路である分岐第１管路を流れる前記エンジン冷却水の流量を計測する流量計測ステップと、
回転速度受信部が、前記エンジン試験装置から前記エンジン回転速度を受信する回転速度受信ステップと、
流量制御部が、前記回転速度受信ステップによって受信された前記エンジン回転速度に対応付けられたエンジン冷却水の流量を前記流量記憶部に基づいて求め、求めた前記エンジン冷却水の流量に前記分岐第１管路の流量が等しくなるように、前記流量計測ステップによって計測された流量に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する流量制御ステップと、
を備える方法。