JP5214572B2 - エンジン冷却液制御装置およびエンジン台上試験システム - Google Patents

Description

本発明は、冷却液の温度を制御して試験対象のエンジンに送り出すエンジン冷却液制御装置、およびエンジンの台上試験を行なうエンジン台上試験システムに関する。

近年、地球環境の観点から、エンジン台上試験システムにおいて、燃費、性能をより短時間に高精度に測定することについてのニーズが高まっている。

ここで、エンジン台上試験は、試験対象のエンジンを室内に設置しそのエンジンの周囲に設置された様々な設備を駆使しながら行なう試験をいう。

エンジン台上試験の一般的な試験方法の１つとして、試験対象のエンジンに動力計（ここでは、計測・測定機能のみでなく動力発生、制御可能な動力装置をいう）を結合し、動力計の回転速度およびエンジンのスロットル開度を制御し、その時のエンジン出力トルク、燃料消費量、各部の温度や圧力を計測する方法がある。この試験を行なうにあたっては、エンジンに供給する燃料の温度と圧力、およびエンジン冷却液の温度と圧力を制御することにより、一層高精度な試験が行なわれる。また、台上試験といえども、近年では実車相当の試験を行ないたいとする要求が強く、燃料や冷却液の温度と圧力の制御条件が一段と厳しくなっている。特に、冷却液の温度制御については、応答性が遅いため、目的温度に達するまでに長時間を要し、高精度の試験を効率良く行なう上での大きな障害となっている。

特許文献１には、エンジン潤滑油温度制御についての提案がある。

特開平６−１１７２１２号公報

本発明は、上記事情に鑑み、エンジンの冷却液温度を従来よりも高速に所望の温度に制御することのできるエンジン冷却液制御装置、およびそのエンジン冷却液制御装置を利用して短時間に試験を行なうことのできるエンジン台上試験システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のエンジン冷却液制御装置は、試験対象のエンジンに冷却液を送り込みエンジンから送り出された冷却液をエンジン内に再び送り込む冷却液循環路の一部を分担し冷却液循環路内の冷却液の温度を制御して冷却液をエンジンに向けて送り出すエンジン冷却液制御装置であって、
冷却液循環路上に配置され冷却液循環路内の冷却液を第２の冷却液で冷却する熱交換器と、
熱交換器に送り込む第２の冷却液の流量を調整する流量調整弁の開度を制御する弁開度制御部とを備え、
上記弁開度制御部が、
冷却液循環路内の冷却液の、エンジン出口部分の温度を計測する第１の温度センサで計測される第１の温度計測値と、冷却液循環路内の冷却液の、このエンジン冷却液制御装置出口部分の温度を計測する第２の温度センサで計測される第２の温度計測値とを取得し、第２の温度計測値に、第１の温度計測値の、第２の温度計測値からの平均的な偏差を加えることにより、温度演算値を求める温度演算器と、
冷却液循環路内の冷却液の、エンジン出口部分の目標温度と、温度演算器で求められた温度演算値との入力を受け、その温度演算値を目標温度と同じ値に制御するための流量調整弁の開度を表わす第１の弁開度制御値を出力するＰＩＤ制御器と、
流量調整弁の開度を、ＰＩＤ制御器から出力された第１の弁開度制御値に応じた開度に制御する弁開度制御器とを備えたことを特徴とする。

エンジンの試験にあたっては、エンジンを適切に冷却するためにエンジン出口部分の冷却液の温度を目標温度に制御する必要がある。

ここで、冷却液循環路の長さは、実験室のレイアウトの都合もあり、多くのケースで一周あたり１０ｍ〜１５ｍにもなり、エンジン冷却液制御装置内の熱交換器からエンジン出口までの長さもその約半分と長く、エンジン出口の冷却液温度を計測してその温度計測値に基づいて熱交換器で冷却液の温度を制御してもその制御がエンジン出口の冷却液温度に反映されるまでに時間がかかり、応答性が悪い。この応答性を向上させるには、冷却液循環路を短かくしたり、冷却液を高速に送り出す必要があるが、設備全体のシステム上、いずれも難しい。

本発明のエンジン冷却液制御装置は、エンジン出口の冷却液温度の計測値である第１の温度計測値のほかに、エンジン冷却液制御装置出口の冷却液温度の計測値である第２の温度計測値も取得して、温度演算器で上記の温度演算値を求め、その温度演算値が目標温度になるように制御するものであり、冷却液循環路の長さや冷却液の流速等の条件が従来と同じであっても、冷却液の温度の制御応答性が向上する。

ここで、上記本発明のエンジン冷却液制御装置において、予め、冷却液循環路内の冷却液の、エンジン出口部分の温度と、エンジンの馬力と、流量調整弁の開度との対応関係が記述されたマップを記憶しておき、目標温度とエンジンの馬力計測値とを入力し、そのマップを参照して、冷却液循環路内の冷却液の、エンジン出口部分の温度を目標温度に一致させるための流量調整弁の開度を表わす第２の弁開度制御値を出力するマップ演算器と、
ＰＩＤ制御器から出力された第１の弁開度制御値とマップ演算器から出力された第２の弁開度制御値とを加算して第３の弁開度制御値を生成する加算器とをさらに備え、
弁開度制御器は、流量調整弁を、加算器で生成された第３の弁開度制御値に応じた開度に制御するものであることが好ましい。

このように、マップ演算器を備えてＰＩＤ制御器からの出力とマップ演算器からの出力との双方に基づいて流量調整弁の開度を制御すると、動力計の回転数をステップ的に変更したり、スロットル開度を急激に変更したりなど、試験条件が急に大きく変化した場合の安定性がさらに向上する。

また、本発明のエンジン冷却液制御装置において、温度演算器は、冷却液循環路内の冷却液が熱交換器から送り出されてからエンジンの出口に達するまでの時間に応じた平均算出時間を求め、第２の温度計測値に、第１の温度計測値の、第２の移動計測値からの上記の平均算出時間に渡って平均化された偏差を加えることにより、温度演算値を求めるものであることが好ましい。

温度制御の遅れ時間は、熱交換器で冷却された冷却液がエンジンの出口に達するまでの時間と密接に関連しており、したがって冷却液が熱交換器から送り出されてからエンジンの出口に達するまでの時間に応じた平均算出時間を設定することにより、系の応答速度に合わせた温度演算値を求めることができ、より高精度な温度制御が可能となる。

さらに、本発明のエンジン冷却液制御装置において、冷却液循環路上に配置され冷却液循環路内の冷却液を循環させるポンプをさらに備えることが好ましい。

このポンプを備えることにより、冷却液の、エンジン入口およびエンジン出口での圧力についても一層高精度に制御することができる。

さらに、本発明のエンジン冷却液制御装置において、上記熱交換器は、上記第２の冷却液として工業用水を用いて、冷却液循環器内の冷却液を冷却するものであることが好ましい。

上記第２の冷却液として冷却用の溶質が加えられた冷却液を採用してもよいが、工業用水をそのまま利用してもよい。

また、本発明のエンジン台上試験システムは、
本発明のエンジン冷却液制御装置と、
エンジンの出力軸に連結される動力計と、
燃料の温度および圧力を制御して燃料をエンジンに供給するとともに燃料消費量を計測する燃料制御計測装置と、
エンジンのスロットル開度を制御するスロットルアクチュエータとを備えたことを特徴とする。

ここでは、前述と同様、計測・測定機能のみでなく動力発生、制御可能な動力装置を動力計と称している。

本発明のエンジン台上試験システムは、本発明のエンジン冷却液制御装置を採用しているため、従来障害となっていた冷却液温度の応答性の低さが解消され、高精度かつ効率の良いエンジン台上試験を行なうことができる。

以上の本発明によれば、エンジンの冷却液を従来よりも高速に所望の温度に制御することができる。

本発明のエンジン台上試験システムの一実施形態を示すブロック図である。 図１に示すエンジン台上試験システムのうちの、冷却液循環路を示したブロック図である。 本実施形態における冷却液温度制御回路を示すブロック図である。 平均算出時間（ｓｅｃ）の算出方法説明図である。 図３に示す温度演算器における温度演算値の求め方を示すフローチャートである。 冷却液温度制御フローを示す図である。 既存制御法を採用したとき冷却液の温度変化を示した概念図である。 本実施形態における冷却液の温度変化を示した概念図である。 試験条件をステップ的に変化させたときの温度Ｔ１の変動を示した図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明のエンジン台上試験システムの一実施形態を示すブロック図である。

この図１は、テスト室１００内に、試験対象のエンジン１０と、動力計２０と、スロットルアクチュエータ３０と、燃料制御計測装置４０と、エンジン冷却液制御装置５０と、現場中継箱６０と、冷却液循環路を形成する冷却液用配管７０と、工業用水の水路を形成する工業用水用配管８０とが図示されている。また、ここで、テスト室１００の外部に、操作盤９０が備えられている。エンジン１０からは排気管１１が延び、建屋設備である排気ファン（不図示）により建屋の外に排気される構造となっている。

ここで、動力計２０は、エンジン１０の出力軸１５に結合されており、動力計電流の制御により回転速度やトルクが制御される。

また、スロットルアクチュエータ３０は、エンジン１０のスロットル開度を制御する。

また、燃料制御計測装置４０は、エンジン１０に供給される燃料の温度と圧力を制御してエンジン１０に供給する。また、この燃料制御計測装置４０は、燃料消費量を計測する。

エンジン冷却液制御装置５０は、本発明のエンジン冷却液制御装置の一例であり、冷却液の温度と圧力を制御して冷却液を循環させる。冷却液の温度制御は、工業用水用配管８０内を流れる工業用水との熱交換により行なわれる。

エンジン１０にはその各部に温度センサや圧力センサ等が配置されており、現場中継箱６０では、それらのセンサによるエンジン各部の温度や圧力が計測される。また、この現場中継箱６０は、イグニッション、スタータの電気的なコントロールも担当している。また、操作盤９０には、手動運転、自動運転によるエンジン台上試験実施のための操作部であって、制御・計測・管理を行なうＣＰＵが内蔵されている。尚、この操作盤９０は、制御・計測のための信号線が各部に延びているが、煩雑さを避けるため図示省略されている。

図２は、図１に示すエンジン台上試験システムのうちの、冷却液循環路を示したブロック図である。

冷却液循環路は、エンジン１０内の流路と、エンジン冷却液制御装置５０内の流路と、それら２つの流路どうしを結ぶ冷却液用配管７０とで構成されている。この冷却液循環路上には、エンジン１０内の循環ポンプ１２と、エンジン冷却液制御装置５０内の循環ポンプ５１と、さらにエンジン冷却液制御装置５０内の熱交換器５２が配置されている。エンジン１０の運転により発熱した冷却液は、エンジン１０内の循環ポンプ１２により、エンジン１０の出口→エンジン冷却液制御装置５０の入口→エンジン冷却液制御装置５０内の循環ポンプ５１→熱交換器５２→エンジン冷却液制御装置５０の出口→エンジン１０の入口と循環する。循環距離は、１周約１０ｍ〜１５ｍにも及ぶ。エンジン１０を運転すると、エンジン１０の出力軸に結合されているエンジン１０内の循環ポンプ１２が回り、冷却液が循環する。したがって冷却液の流量（リットル／ｍｉｎ）はエンジン１０の回転速度にほぼ比例する。ここで、エンジン冷却液制御装置５０内にも循環ポンプ５１が配備されている。この循環ポンプ５１は、エンジン１０の出口での冷却液の圧力Ｐ１または、入口での冷却液の圧力Ｐ２を、試験内容に応じた任意の圧力に制御する。あるいは、出口圧力Ｐ１と入口圧力Ｐ２の差圧を指定の値、通常は実車相当となるように制御する。

エンジン冷却液制御装置５０内の熱交換器５２には、工業用水の流路も形成されており、冷却液はこの熱交換器５２を通過する間に工業用水で冷却されて再びエンジン１０に向けて送り出される。工業用水の流路を形成する用水用配管８０の途中には、工業用水の流量調整弁８１が配備されている。この流量調整弁８１は、制御モータ８２によりその開度が調整される。熱交換器５２は、この工業用水の流量に応じた冷却能力を発揮し、冷却液は、この工業用水の流量に応じて冷却される。

ここで、冷却液は、エンジン１０の出口での温度Ｔ１が設定温度となるように、熱交換器５２を流れる工業用水の水量が調整される。このとき、エンジン１０の回転速度が低い場合は冷却液の流量が低く、その結果、エンジン冷却液制御装置５０から出た冷却液がエンジン１０の出口に到達するまでに長時間を要する。

従来は、一般的には、エンジン出口付近の温度Ｔ１を計測しその温度Ｔ１が設定温度となるようにＰＩＤ制御が行なわれている。この場合、熱交換器５２で冷却された冷却液がエンジン１０の出口に到達するまでの大きな時間遅れを考慮する必要があり、ゆっくりとした制御にとどめる必要がある。その結果、エンジン１０の出口での温度Ｔ１が目標温度に到達するまでに長時間を要し、高精度な試験、計測を効率よく行なうことができない。

そこでここでは、エンジン１０の出口での冷却液の温度Ｔ１を監視しつつ、さらにエンジン冷却液制御装置５０の出口での冷却液の温度Ｔ２も監視し、温度Ｔ２に、さらに温度Ｔ１の、温度Ｔ２からの偏差を加えることにより温度演算値を求め、その温度演算値をＰＩＤ制御の対象としている。その結果、より速いＰＩＤ制御が可能となり、エンジン１０の出口の温度Ｔ１の、目標温度への収束時間が短縮され、高精度な試験、計測を効率良く行なうことが可能となる。さらに、図３を参照して説明するマップを持つと、過渡運転での温度のオーバシュートも抑えられる。

図３は、本実施形態における冷却液温度制御回路を示すブロック図である。

ここには、ＰＩＤ制御器５１０、温度演算器５２０、マップ演算器５３０、スイッチ５４０、加算器５５０、および弁開度制御器５６０が示されている。

また、この図３には、図２にも示したエンジン１０、エンジン冷却液制御装置内の循環ポンプ５１、熱交換器５２、冷却液用配管７０、工業用水用配管８０、流量調整弁８１、および流量調整弁８１の弁開度制御用のモータ８２も示されている。

また、ここには、冷却液用配管７０等によって形成されている冷却液循環路内を流れる冷却液の、エンジン出口での温度Ｔ１を計測する温度センサ５２１が備えられている。この温度センサ５２１から出力されたエンジン出口での冷却液の温度計測値Ｔ１は、温度演算器５２０に入力される。また、これと同様に、エンジン冷却液制御装置５０（図２参照）の出口部分の冷却液の温度を計測する温度センサ５２２が配置されており、その温度センサ５２２から出力されたエンジン冷却液制御装置５０の出口での冷却液の温度計測値Ｔ２も温度演算器５２０に入力される。また、エンジン１０の出力軸の回転速度を計測するための速度センサ５３１と、エンジンの出力軸のトルクを計測するための動力計２０が配置されている。

速度センサ５３１および動力計２０でそれぞれ計測されたエンジン出力軸の回転速度およびトルクは、乗算器５３３で互いに乗算されて馬力計測値に変換される。その馬力計測値はマップ演算器５３０に入力される。

マップ演算器５３０には、エンジン出口での冷却液の温度Ｔ１と、エンジン１０から出力された馬力と、工業用水の流量調整弁８１の開度との対応関係を表わすマップ５３０ａが記憶されている。このマップ５３０ａは、様々な条件下での安定した運転状態を作り、温度Ｔ１と馬力と弁開度とを取得して作成したものである。エンジン台上試験を実際に行なう際には、マップ演算器５３０には温度Ｔ１に代わる目標温度（Ｔｓｅｔ）と、その時点のテンポラリな馬力計測値が入力され、マップ５３０ａが参照されて、流量調整弁８１の開度（ここではこの弁開度を、ＰＩＤ制御器５１０から出力される弁開度と区別するために、「予測弁開度」と称する）が出力される。このマップ演算器５３０から出力された予測弁開度はスイッチ５４０を通り、加算器５５０により、後述するＰＩＤ制御器５１０から出力された弁開度（ここでは、これを「ＰＩＤ制御弁開度」と称する）と加算されてその加算された弁開度が弁開度制御器５６０に入力される。弁開度制御器５６０はモータ８２に信号を送り、流量調整弁８１を、入力されてきた弁開度に応じた開度に制御する。

温度演算器５２０には、上述の通り、２つの温度センサ５２１，５２２で計測された、冷却液のエンジン出口の温度計算値Ｔ１と装置出口の温度計測値Ｔ２が入力され、以下の演算式に基づいて温度演算値（ここではこの温度演算値を「Ｔ１ Ｆ．Ｂ．（フィードバック）」と称する）が求められる。

Ｔ１ Ｆ．Ｂ．（℃）＝Ｔ２＋Σ（Ｔ１−Ｔ２）／Ｎ ・・・（１）
ここでＮは、以下のようにして求められる平均算出時間（ｓｅｃ）である。

ただし、Ｎは具体的には平均算出時間に相当する平均算出時間を演算周期Δｔで割った離散個数である。

図４は、平均算出時間（ｓｅｃ）の算出方法説明図である。

この図４には、エンジン冷却液制御装置５０（図２参照）内の熱交換器５２からエンジン出口までの冷却液の流路の長さＤ（ｍ）を示した図である。装置出口の温度センサ５２２は、熱交換器に隣接して配置されているため、この距離Ｄ（ｍ）は、温度センサ５２２から温度センサ５２１までの距離と同じである。

平均算出時間（ｓｅｃ）は、以下のようにして算出される。

冷却液の流速Ｒは、
Ｒ＝Ａ／πＢ^２ ・・・（２）
ここで、Ａは、冷却液流量（ｍ^３／ｓｅｃ）
Ｂは、冷却液用配管の内径（ｍ）
Ｒは、冷却液流速（ｍ／ｓｅｃ）
である。冷却液流量Ａは、エンジンの回転速度に比例するため、エンジン回転速度から求められる。

平均算出時間Ｎ（ｓｅｃ）は、
Ｎ＝Ｄ／Ｒ ・・・（３）
ここで、Ｄは、図４に示す距離（ｍ）
Ｒは、（２）式で求めた冷却液の流速（ｍ／ｓｅｃ）
である。

ここでは、上記の通り、エンジン回転速度から求めた冷却液流量、配管径、配管長により平均算出時間Ｎを算出して、（１）式による演算に用いている。こうすることにより、この系の応答速度にあわせた温度演算値Ｔ１ Ｆ．Ｂ．（℃）が算出される。

図５は、図３に示す温度演算器５２０における温度演算値Ｔ１ Ｆ．Ｂ．の求め方を示すフローチャートである。

温度の演算が開始されると、その初回には、温度偏差Ｔ５が、式
Ｔ５＝Ｔ１−Ｔ２ ・・・（４）
により算出される（ステップＳ１１）。ここで、Ｔ１，Ｔ２は、それぞれ、エンジン出口温度計測値、装置出口温度計測値である。

次にその初回の温度演算値Ｔ３の算出時刻からの経過時間Ｃの計測が開始され（ステップＳ１２）、再度、温度偏差
Ｔ３＝Ｔ１−Ｔ２ ・・・（５）
が算出され（ステップＳ１３）、その温度偏差Ｔ３の平均算出時間Ｎ（ｓｅｃ）の間の総和Ｔ４（初期値はＴ４＝０）が式
Ｔ４＝Ｔ３＋Ｔ４ ・・・（６）
に従って算出される（ステップＳ１４）。この（６）式は、それまでの総和Ｔ４に今回算出した温度偏差Ｔ３を加算した値を新たな総和Ｔ４とすることを意味している。

次いで、経過時間Ｃが平均算出時間Ｎ（ｓｅｃ）に達したか否かが判定される（ステップＳ１５）。経過時間Ｃが移動平均時間Ｎ（ｓｅｃ）に達すると、温度偏差平均値Ｔ５が、式
Ｔ５＝Ｔ４／Ｎ ・・・（７）
により算出され（ステップＳ１６）、経過時間ＣがＣ＝０にリセットされ（ステップＳ１７）、温度演算値Ｔ１ Ｆ．Ｂ．が、式
Ｔ１ Ｆ．Ｂ．＝Ｔ２＋Ｔ５ ・・・（８）
により算出されて、図３に示すＰＩＤ制御器５１０に向けて出力される（ステップＳ１８）。ステップＳ１５で経過時間Ｃが平均算出時間Ｎ（ｓｅｃ）に達していない旨判定されたときは、前回算出された温度演算値Ｔ１ Ｆ．Ｂ．がそのまま出力され続ける。

このように、本実施形態では、図４を参照して説明した冷却液の流速に応じて、すなわち、系のその時その時の応答性に応じて、温度演算値Ｔ１ Ｆ．Ｂ．の更新周期が変更される。尚、ここでは温度演算値算出の周期自体を変更しているが、温度演算値算出周期は温度Ｔ１，Ｔ２の１回のサンプリング周期に合わせ、移動平均を行なってもよい。

図６は、冷却液温度制御フローを示す図である。

ここでは、先ずマップ演算器５３０に有効なマップ５３０ａが存在するか否かが判定され（ステップＳ２１）、マップ５３０ａが存在するときは、マップ演算器５３０において、予測弁開度が求められる（ステップＳ２２）。また、温度演算器５２０では、温度演算値が算出され（ステップＳ２４）、ＰＩＤ制御器５１０にて、その温度演算値と、目標温度Ｔｓｅｔから、ＰＩＤ制御弁開度が算出される（ステップＳ２４）。ステップＳ２２で求められた予測弁開度はスイッチ５４０を通過して加算器５５０に入力され、また、ステップＳ２４で算出されたＰＩＤ制御弁開度も加算器５５０に入力され、加算器５５０により互いに加算される。加算器５５０は、その加算値からなる弁開度を弁開度制御器５６０に向けて指令値として出力する（ステップＳ２５）。弁開度制御器５６０は、流量調整弁８１の開度が指令値としてのその弁開度に一致するように、制御モータ８２に制御電流を出力する。

図６のステップＳ２１においてマップ演算器５３０内に有効なマップ５３０ａが存在しないと判定されたときは、スイッチ５４０が開き、加算器５５０にはＰＩＤ制御器５１０からのＰＩＤ制御弁開度のみが入力されてそのＰＩＤ制御弁開度からなる指令値が加算器５５０から弁開度制御器５６０に出力される。弁開度制御器５６０は、流量調整弁８１がそのＰＩＤ制御弁開度に応じた開度となるように制御モータ８２に制御電流を送る。

ここで、マップ演算器５３０を利用したときは、弁開度の大まかな値は予測弁開度で定まり、ＰＩＤ制御器５１０からはその大まかな弁開度からの誤差を補正するだけの小さな値のＰＩＤ制御弁開度が出力されることになる。一方、マップ演算器５３０を利用しないときはＰＩＤ制御器５１０からは弁開度の全幅を表わすＰＩＤ制御弁開度が出力されることになる。

ＰＩＤ制御器５１０では、温度演算器５２０で算出された温度演算値Ｔ１ Ｆ．Ｂ．が目標温度Ｔｓｅｔに一致するようにＰＩＤ制御弁開度が求められるため、スイッチ５４０をオンにするとＰＩＤ制御弁開度が自動的にマップ演算器５３０で求められた予測弁開度を補正するだけの小さい値となり、あるいは、スイッチ５４０をオフにすると、その予測弁開度の分も含めた、そのＰＩＤ制御弁開度のみで流量調整弁の開度を制御するだけの大きな値となる。

ここで、図３ではスイッチ５４０を備え、また図６ではステップＳ２１を置いて、マップ演算器５３０を利用する場合と利用しない場合との双方を使い分ける旨、説明したが、マップ演算器５３０を備えてそのマップ演算器５３０を常に利用するときはスイッチ５４０および図６のステップＳ２１は不要である。また、マップ演算器５３０を利用せずに温度演算器５２０およびＰＩＤ制御器５１０のみを利用しても良く、その場合は、マップ演算器５３０、スイッチ５４０、および加算器５５０ともに不要であって、ＰＩＤ制御器５１０からの出力値が弁開度制御器５６０に入力される。また、このときは、マップ演算器５３０に馬力を入力するための、乗算器５３３、並びに速度センサ５３１、動力計２０も、図３に示す冷却液の温度制御用としては不要である。ただし、エンジン１０の回転速度やトルクは、重要な計測項目であり、図１に示すエンジン台上試験システムとしては必要である。

図７は、既存制御法を採用したときの冷却液の温度変化を示した概念図、図８は本実施形態における冷却液の温度変化を示した概念図である。

図７の既存制御法は、本実施形態と対比される比較例であって図３においてマップ演算器５３０および温度演算器５２０は存在せず、エンジン出口部分の冷却液の温度Ｔ１を直接にＰＩＤ制御器１０に入力し、ＰＩＤ制御器５１０でその温度Ｔ１を目標温度Ｔｓｅｔに一致させるためのＰＩＤ制御弁開度を求め、そのＰＩＤ制御弁開度に基づいて流量調整弁８１の開度を制御するという、従来方法を採用した場合を指している。

図７に示す比較例の場合、図８に示す実施形態の場合と比べ、エンジン出口温度Ｔ１は、目標温度Ｔｓｅｔから大きく偏倚している。図８に示す実施形態は、マップ演算器５３０は使わずに温度演算器５２０で算出した温度演算値Ｔ１ Ｆ．Ｂ．をＰＩＤ制御器１０に入力した場合の例である。温度演算器５２０では、前述のようにして求めた平均算出時間（図４参照）ごとに、エンジン出口温度Ｔ１と装置出口温度Ｔ２との双方を考慮した温度演算値を求めて弁開度の制御に反映させており、図８に示すように、エンジン出口温度Ｔ１が図７に示す比較例よりもその変動が抑えられる。

表１は、「既存制御法」と、「演算」と「演算+マップ」の動作原理、特徴、および欠点を示した図である。ここで、「演算」は、図３におけるスイッチ５４０を開放にした場合（マップ演算器５３０を利用しない場合）を指し、「演算+マップ」は、スイッチ５４０を閉じた場合（マップ演算器５３０を併用する場合）を指している。

また表２は、定常運転と過渡運転における、「既存制御法」、「演算」、「演算+マップ」の制御性と収束時間の評価結果を示す図である。

既存制御法の場合、定常運転であっても冷却液の流量が低下すると制御性が悪く収束時間が長くなってしまい、過渡運転では、なおさらである。「演算」の場合、定常運転では低流量であっても制御性が高まり収束時間が短かい。過渡運転でも「既存制御法」と比べると改善が見られる。「演算+マップ」の場合は定常運転だけでなく過渡運転についてもさらに大きな改善が見られる。

図９は、試験条件をステップ的に変化させたときの温度Ｔ１の変動を示した図である。

ここでは、動力計回転数、およびエンジン出力軸トルクを２０分ごとに図示の通りに変化させている。その結果、馬力も図示の通りに変化する。エンジン出口温度Ｔ１の目標温度Ｔｓｅｔは８０℃、制御目標は±１℃である。「演算」および「演算+マップ」の双方とも定常状態では安定的に制御されている。過渡状態では、「演算」では、大きな変動が見られるが、「演算＋マップ」では、過渡応答においても「演算」よりも安定している。

尚、ここでは、熱交換器で工業用水を用いて冷却液循環器内の冷却液を冷却しているが、冷却液循環器内の冷却液を工業用水以外の冷却液を用いて冷却する系を採用してもよい。

１０ エンジン
１１ 排気管
１２，５１ 循環ポンプ
１５ 出力軸
２０ 動力計
３０ スロットルアクチュエータ
４０ 燃料制御計測装置
５０ エンジン冷却液制御装置
５２ 熱交換器
６０ 現場中継箱
７０ 冷却液用配管
８０ 工業用水用配管
８１ 流量調整弁
８２ 制御モータ
９０ 操作盤
１００ テスト室
５１０ ＰＩＤ制御器
５２０ 温度演算器
５２１，５２２ 温度センサ
５３０ マップ演算器
５３０ａ マップ
５３１ 速度センサ
５３２ 動力計
５３３ 乗算器
５４０ スイッチ
５５０ 加算器
５６０ 弁開度制御器

Claims (6)

1. 試験対象のエンジンに冷却液を送り込み該エンジンから送り出された冷却液を該エンジン内に再び送り込む冷却液循環路の一部を分担し該冷却液循環路内の冷却液の温度を制御して該冷却液を該エンジンに向けて送り出すエンジン冷却液制御装置であって、
   前記冷却液循環路上に配置され該冷却液循環路内の冷却液を第２の冷却液で冷却する熱交換器と、
   前記熱交換器に送り込む第２の冷却液の流量を調整する流量調整弁の開度を制御する弁開度制御部とを備え、
   前記弁開度制御部が、
   前記冷却液循環路内の冷却液の、前記エンジン出口部分の温度を計測する第１の温度センサで計測される第１の温度計測値と、前記冷却液循環路内の冷却液の、当該エンジン冷却液制御装置出口部分の温度を計測する第２の温度センサで計測される第２の温度計測値とを取得し、該第２の温度計測値に、該第１の温度計測値の、該第２の温度計測値からの平均的な偏差を加えることにより、温度演算値を求める温度演算器と、
   前記冷却液循環路内の冷却液の、前記エンジン出口部分の目標温度と、前記温度演算器で求められた前記温度演算値との入力を受け、該温度演算値を該目標温度と同じ値に制御するための前記流量調整弁の開度を表わす第１の弁開度制御値を出力するＰＩＤ制御器と、
   前記流量調整弁を、前記ＰＩＤ制御器から出力された前記第１の弁開度制御値に応じた開度に制御する弁開度制御器とを備えたことを特徴とするエンジン冷却液制御装置。
2. 前記冷却液循環路内の冷却液の、前記エンジン出口部分の温度と、該エンジンの馬力と、前記流量調整弁の開度との対応関係が記述されたマップを記憶しておき、前記目標温度と前記エンジンの馬力計測値とを入力し、該マップを参照して、前記冷却液循環路内の冷却液の、前記エンジン出口部分の温度を前記目標温度に一致させるための前記流量調整弁の開度を表わす第２の弁開度制御値を出力するマップ演算器と、
   前記ＰＩＤ制御器から出力された前記第１の弁開度制御値と前記マップ演算器から出力された前記第２の弁開度制御値とを加算して第３の弁開度制御値を生成する加算器とをさらに備え、
   前記弁開度制御器は、前記流量調整弁を、前記加算器で生成された前記第３の弁開度制御値に応じた開度に制御するものであることを特徴とする請求項１記載のエンジン冷却液制御装置。
3. 前記温度演算器は、前記冷却液循環路内の冷却液が前記熱交換器から送り出されてから前記エンジンの出口に達するまでの時間に応じた平均算出時間を求め、前記第２の温度計測値に、前記第１の温度計測値の、前記第２の移動計測値からの前記平均算出時間に渡って平均化された偏差を加えることにより、前記温度演算値を求めるものであることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン冷却液制御装置。
4. 前記冷却液循環路上に配置され該冷却液循環路内の冷却液を循環させるポンプをさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載のエンジン冷却液制御装置。
5. 前記熱交換器が前記第２の冷却液として工業用水を用いて、前記冷却循環器内の冷却液を冷却するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載のエンジン冷却液制御装置。
6. 請求項１から５のうちいずれか１項記載のエンジン冷却液制御装置と、
   前記エンジンの出力軸に連結される動力計と、
   燃料の温度および圧力を制御して該燃料を前記エンジンに供給するとともに燃料消費量を計測する燃料制御計測装置と、
   前記エンジンのスロットル開度を制御するスロットルアクチュエータとを備えたことを特徴とするエンジン台上試験システム。

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