JP5748059B2

JP5748059B2 - エンジンベンチにおける背圧制御方法

Info

Publication number: JP5748059B2
Application number: JP2011278226A
Authority: JP
Inventors: 俊雄鱸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: JP2013130404A

Description

本発明は、エンジンの動的な運転性能試験を行うエンジンベンチにおける背圧制御方法に関する。

例えば、開発及び製造されたエンジンの性能の測定及び評価を行う試験装置としてエンジンベンチが知られている。一般に、エンジンベンチは、エンジンが架台に載置されており、エンジンのシャフトがダイナモメータに接続され、ダイナモメータによりエンジンのシャフトに負荷を与え、負荷を変更しながらエンジンの様々な性能試験を行っている。例えば、エンジンの性能試験の１つである排気エミッション性能試験では、エンジンの背圧、すなわち、排気ガス圧力を実車の背圧と合わせるために背圧調整バルブを用いて背圧調整が行われている。

従来のエンジンベンチでは、排気管を実車相当のものを使用して、排気管に実車の背圧を合わせるための背圧調整バルブを取付け、この背圧調整バルブの開度を手動で調整することで、ある条件の実車の背圧と同じになるように設定している。

また、特許文献１には、排気管に設けた圧力検出器によって背圧を検出して制御装置に入力し、この検出した値と目標値との圧力偏差を算出して、その圧力偏差から調整弁開度の調整量を求めて調整弁駆動装置に出力し、調整弁駆動装置により調整弁の開度を調整するフィードバック制御を行うことで背圧を常時目標圧力に自動調整させることができる排気ガス圧力調整装置が開示されている。

特開平１１−３１１５９０号公報

しかしながら、従来のエンジンベンチには、次のような問題がある。実車試験の効率化（ダイナモメータからエンジンベンチへのフロントローディング）を考えた場合に、エンジンベンチでのエンジンの背圧の出力が実車と異なると、エンジンベンチへの置換えが進まず、開発及び適合を効率化することができない。
更に、上記特許文献１に記載された排気ガス圧力調整装置では、フィードバック制御によって背圧を自動調整させているために、背圧制御の遅れが生じて、実車の運転状況とは異なってしまう。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、実車搭載と同様の背圧となるように、動的な背圧調整機構を備えているエンジンベンチにおける背圧制御方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１のエンジンベンチにおける背圧制御方法に係る発明は、背圧調整機構を備えたエンジンベンチにおける背圧制御方法において、
背圧指令値を含む実車のデータを事前に取得する工程と、
前記実車データをエンジンベンチで使用できる形式に変更して、この変更した前記実車データを記憶装置に記憶する工程と、
前記記憶装置に記憶した前記背圧指令値を、運転パターンに従って外部コントローラに出力する工程と、
実際に計測された背圧計測値を前記外部コントローラに取得する工程と、
前記外部コントローラにより、前記背圧指令値に基づいてバルブ制御値を決定するフィードフォワード制御、及び、前記背圧指令値と前記背圧計測値とに基づいてバルブ制御値を調整するフィードバック制御を行って、背圧調整バルブの開度を調整する工程と、を特徴とする。

本発明によれば、実車搭載と同様の背圧となるように、動的な背圧調整機構を備えているエンジンベンチにおける背圧制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンベンチシステムの概略構成を示す図である。図１に示すエンジンベンチの拡大図である。

以下、本発明の一実施形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンベンチシステム１の概略構成を示し、図２は、図１に示すエンジンベンチ２の拡大図を示している。図１及び図２に示すように、エンジンベンチシステム１は、エンジン７の性能を測定及び評価するものであって、エンジンベンチ２と、ＬＡ（Laboratory Automation）３と、操作盤４と、現場中継盤５と、外部コントローラ６とで構成されている。なお、本発明の背圧調整機構は、ＬＡ３、操作盤４及び外部コントローラ６から構成されている。

エンジンベンチ２は、図２に示すように、エンジン７と、ダイナモメータ８と、背圧調整バルブ９とを備えており、ダイナモメータ８及び背圧調整バルブ９は、防振タイプなどの定盤１０上に載置され、エンジン７は、架台１１上に配置され、この架台１１は、定盤１０上に載置されている。

エンジン７は、シャフト１２を介してダイナモメータ８に接続され、更に、エンジン７は、現場中継盤５により制御可能に接続されている。また、エンジン７には、エキゾーストマニホールド（図示せず）が取付けられており、このエキゾーストマニホールドには、排気管１３が接続されている。この排気管１３に背圧調整バルブ９が接続されている。なお、シャフト１２の中心は、定盤１０から高さｈ（一般に、６５０ｍｍ）に設置されている。

ダイナモメータ８は、エンジン７のシャフト１２に対して、車両（仮想の車両）からエンジン７に掛かる負荷を擬似的に再現するための駆動及び吸収可能なモータである。背圧調整バルブ９は、排気管１３の通路面積を変えることで背圧（排気ガス圧力）を調整することができ、背圧調整バルブ９の開度は、外部コントローラ６の背圧指令値によって、最適の位置に調整されている。

ＬＡ３は、エンジン７の性能試験を自動化にするＰＣ（Personal Computer）、または、ＰＣのソフトであり、ＬＡ３は、事前に取得した実車の性能データを記憶する記憶装置を備えており、運転パターンに従って、記憶装置に記憶した実車の性能データである背圧指令値、または、背圧指令値に基づいて事前に取得したバルブ開度事前取得値を外部コントローラ６に出力することができる。

操作盤４は、例えば、アクセル開度やエンジン回転数などを任意に制御する装置である。また、操作盤４は、任意で設定したアクセル開度やエンジン回転数などで試験したときに、計測された背圧計測値を外部コントローラ６に出力することができる。現場中継盤５は、エンジン７に隣接する位置に配置されており、エンジン７を始動及び運転させるための装置であり、エンジン７の回転速度、温度、圧力などの作動状態を外部コントローラ６に伝達する。

外部コントローラ６は、背圧調整バルブ９の開度を制御するための制御ロジック１５を備えており、この制御ロジック１５には、フィードフォワード制御とフィードバック制御が含まれている。フィードフォワード制御は、事前に取得した実車の性能データである背圧指令値での制御結果をバルブ開度事前取得値として事前に取得し、このバルブ開度事前取得値と背圧指令値とからフィードフォワード量を算出して、背圧調整バルブ９のバルブ制御値を先読みして背圧調整バルブ９の開度の精度を上げるものであり、フィードバック制御は、ＬＡ３から出力した背圧指令値に基づいて算出したフィードフォワード量と操作盤４から取得した背圧計測値とを用いることによりバルブ制御値を決定して、実車の背圧と同じになるように背圧調整バルブ９の位置を制御する。なお、フィードフォワード制御は、背圧指令値が分からないとき、背圧を含めた計測情報から背圧量を予測計算して、この予測計算結果を制御に用いることで、背圧を実車と合わせることができる。

以上のように構成したエンジンベンチシステム１のエンジンベンチ２の背圧制御方法について次に説明する。
実車データを事前に取得する工程（実車データ取得工程）（Ａ）において、対象となる実車の背圧（排気ガス圧力）に関する性能データを事前に取得する。

次に、実車データをＬＡ３の記憶装置に記憶する工程（記憶工程）（Ｂ）において、実車データ取得工程（Ａ）で、事前に取得した実車の性能データをＬＡ３の記憶装置に記憶する。このとき、実車の性能データは、エンジンベンチ２に使用できる形式に変更してＬＡ３の記憶装置に記憶させる。

次に、背圧指令値をＬＡ３から外部コントローラ６に出力する工程（出力工程）（Ｃ）において、記憶工程（Ｂ）で、ＬＡ３の記憶装置に記憶した実車の性能データの背圧指令値、または、背圧指令値に基づいて事前に取得したバルブ開度事前取得値を、運転パターンに沿って、外部コントローラ６に出力する。

次に、外部コントローラ６が背圧計測値を操作盤４から取得する工程（計測値取得工程）（Ｄ）において、外部コントローラ６は、操作盤４から背圧計測値を取得する。このとき、外部コントローラ６は、ＬＡ３からの背圧指令値と操作盤４からの背圧計測値を取得している。

次に、外部コントローラ６が背圧指令値と背圧計測値を用いて背圧調整バルブ９を制御する工程（制御工程）（Ｅ）において、ＬＡ３の背圧指令値と操作盤４の背圧計測値とを用いて制御ロジック１５のバルブ制御値により背圧調整バルブ９の開度を決定することができる。

本実施形態のエンジンベンチシステム１のエンジンベンチ２では、背圧調整バルブ９の開度を制御するために、外部コントローラ６に制御ロジック１５を備え、この制御ロジック１５によりフィードフォワード制御とフィードバック制御を行うことで、背圧調整バルブ９の開度の精度を上げることができる。更に、過渡運転、すなわち、背圧測定モードでの背圧が実車の背圧と合うことで、エンジンベンチでの効率的な適合業務を可能にしていている。

また、本実施形態のエンジンベンチ２は、通常、エンジン７とダイナモメータ８がシフトポジション４速直結で接合した状態で性能試験が行われている。

なお、制御ロジック１５は、外部コントローラ６に入力されている例で説明したが、制御ロジック１５を備えた外部コントローラ６に限らず、操作盤４に制御ロジック１５を入力して背圧調整バルブ９の開度を制御することができる。

１…エンジンベンチシステム、２…エンジンベンチ、３…ＬＡ、４…操作盤、６…外部コントローラ、９…背圧調整バルブ、１５…制御ロジック

Claims

背圧調整機構を備えたエンジンベンチにおける背圧制御方法において、
背圧指令値を含む実車のデータを事前に取得する工程と、
前記実車データをエンジンベンチで使用できる形式に変更して、この変更した前記実車データを記憶装置に記憶する工程と、
前記記憶装置に記憶した前記背圧指令値を、運転パターンに従って外部コントローラに出力する工程と、
実際に計測された背圧計測値を前記外部コントローラに取得する工程と、
前記外部コントローラにより、前記背圧指令値に基づいてバルブ制御値を決定するフィードフォワード制御、及び、前記背圧指令値と前記背圧計測値とに基づいてバルブ制御値を調整するフィードバック制御を行って、背圧調整バルブの開度を調整する工程と、を備えることを特徴とする背圧制御方法。