JPH0542616B2 - - Google Patents

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JPH0542616B2
JPH0542616B2 JP16940983A JP16940983A JPH0542616B2 JP H0542616 B2 JPH0542616 B2 JP H0542616B2 JP 16940983 A JP16940983 A JP 16940983A JP 16940983 A JP16940983 A JP 16940983A JP H0542616 B2 JPH0542616 B2 JP H0542616B2
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JP
Japan
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opening
fuel discharge
discharge amount
engine
fuel flow
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JP16940983A
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JPS6061642A (en
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Itsuo Miura
Masami Takahashi
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジン試験装置の燃料流量制御方法
に関し、例えばエンジンの排気ガス(NOx
THC,COなど)の濃度や排気煙濃度の規制に対
する試験に用いて有用なものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel flow rate control method for an engine testing device, for example, engine exhaust gas (NO x ,
It is useful for testing regulations regarding concentration of THC, CO, etc. and exhaust smoke concentration.

エンジンをダイナモメータに結合して試験する
エンジン試験装置においては、エンジンを制御す
る手段として、一般的にスロツトルバルブ開度制
御や、トルク制御、回転速度制御を使用してい
る。ところが、エンジンの開発における排気ガス
濃度や排気煙濃度などの規制に対処するために
は、エンジンに対し燃料を設定して燃料流量制御
を行い、その時の排気ガス濃度や排気煙濃度を検
出して、これらが規制値以内か否かを実際に試験
で確認する必要がある。このように、エンジンの
燃料流量制御は不可欠なものであり、非常に重要
である。しかしエンジン側の燃料流量(g/sec)
の制御を、エンジンのスロツトルバルブと機械的
に連結したスロツトルアクチユエータを用い、ス
ロツトルバルブの開度(0〜100%)を操作して
行う場合、以下の間題点がある。
Engine testing equipment that tests an engine coupled to a dynamometer generally uses throttle valve opening control, torque control, and rotational speed control as means for controlling the engine. However, in order to comply with regulations such as exhaust gas concentration and exhaust smoke concentration in engine development, it is necessary to set the fuel for the engine, control the fuel flow rate, and then detect the exhaust gas concentration and exhaust smoke concentration at that time. It is necessary to actually test whether these values are within the regulation values. Thus, engine fuel flow control is essential and very important. However, the fuel flow rate on the engine side (g/sec)
When this is controlled by using a throttle actuator mechanically connected to the throttle valve of the engine and manipulating the opening degree (0 to 100%) of the throttle valve, the following problems arise.

(1) 燃料流量とスロツトルバルブの開度との関係
が一次比例の関係にない。そのため、制御しよ
うとする設定燃料流量(FS;g/sec)に対す
るスロツトルアクチユエータの開度操作量を一
義的に決めることができない。そこで、 (2) 燃料流量とスロツトルアクチユエータの開度
操作量との相関関係をテーブルに納め、設定燃
料流量に相当するスロツトルアクチユエータの
開度操作量をテーブルから算出することが考え
られる。しかし、エンジンの機種によつて相関
関係が異なること、更には同一機種でもエンジ
ンの回転速度により相関関係が変化することの
理由により、全てに対応するには膨大なテーブ
ルを用意しなけばならない。更にテーブル方式
の場合、テーブル作成のためには、必要なエン
ジン機種毎に、必要なエンジン回転速度毎に、
長い期間に亘つて試験を行つて燃料流量とスロ
ツトルバルブの開度との相関関係のデータ採り
を行わなければならない。
(1) The relationship between fuel flow rate and throttle valve opening is not linearly proportional. Therefore, it is not possible to uniquely determine the opening amount of the throttle actuator for the set fuel flow rate (F S ; g/sec) to be controlled. Therefore, (2) it is possible to store the correlation between the fuel flow rate and the opening operation amount of the throttle actuator in a table, and calculate from the table the opening operation amount of the throttle actuator that corresponds to the set fuel flow rate. Conceivable. However, because the correlations differ depending on the engine model, and furthermore, even in the same model, the correlations change depending on the engine rotation speed, a huge number of tables must be prepared to accommodate all of them. Furthermore, in the case of the table method, in order to create the table, it is necessary to create a table for each required engine model and each required engine speed.
Tests must be conducted over a long period of time to collect data on the correlation between fuel flow rate and throttle valve opening.

上述した問題点があるため、従来は燃料流量の
自動的な制御が行われておらず、図表などによる
マニアル操作に留まつていた。
Due to the above-mentioned problems, automatic control of fuel flow rate has not been performed in the past and has been limited to manual operation using charts and the like.

本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、エンジ
ンの燃料流量を簡単に制御することができる方法
を提供することを目的とする。この目的を達成し
た本発明に係るエンジン試験装置の燃料流量制御
方法の構成は、エンジン回転速度はダイナモメー
タを用いて一定させておき、且つ設定燃料流量FS
は設定燃料吐出量QSに換算するものとし、 設定燃料吐出量QSに対するスロツトルバルブ
の開度の第1回目操作量TV1を或る任意に定め
た開度と燃料吐出量との1次式から演算によつて
求め、この開度操作量TV1でスロツトルバルブ
を制御し、 第2回目の開度操作量TV2は、第1回目の制
御に対する検出燃料吐出量Q1と設定燃料吐出量
QSとの差ΔQ1=QS−Q1に相当する補正開度ΔTV1
を第1回目の制御に用いた一次式から算出し、
TV2=TV1+ΔTV1として求め、この開度操作量
TV2でスロツトルバルブを制御し、 第3回目以降第n回目の開度操作量TVoは、
第n−1回目の制御に対する検出燃料吐出量
Qo-1と設定燃料吐出量QSとの差ΔQo-1=QS−Qo-1
に相当する補正開度ΔTVo-1を第o-2回目と第n−
1回目の各開度操作量TVo-2,TVo-1及びそれぞ
れにおける検出燃料吐出量Qo-2,Qo-1から得ら
れる一次式より算出し、TVo=TVo-1+ΔTVo-1
として求め、この開度操作量TVoでスロツトル
バルブを制御することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the problems of the prior art described above, it is an object of the present invention to provide a method for easily controlling the fuel flow rate of an engine. The configuration of the fuel flow rate control method for an engine testing device according to the present invention that achieves this objective is that the engine rotational speed is kept constant using a dynamometer, and the set fuel flow rate F S
is converted into the set fuel discharge amount Q S , and the first manipulated variable TV 1 of the opening degree of the throttle valve for the set fuel discharge amount Q S is the 1 of the arbitrarily determined opening degree and the fuel discharge amount. The throttle valve is controlled using the opening operation amount TV 1 obtained by calculation from the following equation, and the second opening operation amount TV 2 is set to the detected fuel discharge amount Q 1 for the first control. Fuel discharge amount
Difference from Q S ΔQ 1 = Corrected opening ΔTV 1 corresponding to Q S −Q 1
is calculated from the linear equation used for the first control,
Obtained as TV 2 = TV 1 + ΔTV 1 , and this opening operation amount
The throttle valve is controlled by TV 2 , and the opening operation amount TV o from the 3rd to the nth time is
Detected fuel discharge amount for the n-1st control
Difference between Q o-1 and set fuel discharge amount Q S ΔQ o-1 = Q S −Q o-1
The corrected opening ΔTV o-1 corresponding to the o-2nd and n-th
Calculated from the linear equation obtained from the first opening operation amounts TV o-2 and TV o-1 and the respective detected fuel discharge amounts Q o-2 and Q o-1 , TV o = TV o-1 + ΔTV o-1
The throttle valve is controlled by the opening operation amount TV o .

以下、第1図〜第3図により本発明を説明す
る。第1図はエンジン試験装置の構成例を示し、
エンジン1の回転速度をダイナモメータ2とダイ
ナモ側制御装置3で制御し、エンジンのスロツト
ル開度をスロツトルアクチユエータ4とエンジン
側制御装置5で制御し、これらの制御に必要なデ
ータをコンピユータ(演算装置)6が与える。な
お、第1図中、7は燃料流量計、8は燃料流量の
設定器、9はエンジン回転速度の設定器である。
第2図,第3図は本発明の制御方法を説明するた
めのグラフである。
The present invention will be explained below with reference to FIGS. 1 to 3. Figure 1 shows an example of the configuration of an engine testing device.
The rotational speed of the engine 1 is controlled by a dynamometer 2 and a dynamo-side control device 3, the engine throttle opening is controlled by a throttle actuator 4 and an engine-side control device 5, and the data necessary for these controls is transmitted to a computer. (Arithmetic unit) 6 gives. In FIG. 1, 7 is a fuel flow meter, 8 is a fuel flow rate setting device, and 9 is an engine rotation speed setting device.
FIGS. 2 and 3 are graphs for explaining the control method of the present invention.

本発明の制御方法を簡単に言えば、スロツトル
バルブの開度と燃料流量とには非線形の相関関係
があるので、開度設定を2回行つて各開度での燃
料流量を検出し、このときの相関関係を一次比例
と仮定してその関係式を一次式で求め、この一次
式によつて現時点での開度設定値を補正するとい
う操作を繰返して行う制御方法である。この場
合、燃料流量はエンジン回転速度に依存するの
で、これの代りに、エンジン回転速度で殆ど変化
しない燃料吐出量(mm3/シリンダ・ストローク)
を使用する。また、制御に当つては燃料流量の設
定毎に燃料吐出量との関係を一定に保つ必要があ
るので、エンジン回転速度を設定値に保つてお
く。
To put it simply, the control method of the present invention has a non-linear correlation between the opening degree of the throttle valve and the fuel flow rate, so the opening degree is set twice and the fuel flow rate at each opening degree is detected. This is a control method in which the correlation at this time is assumed to be linear proportional, the relational expression is obtained as a linear equation, and the current opening setting value is corrected using this linear equation. This operation is repeated. In this case, since the fuel flow rate depends on the engine speed, instead of this, the fuel delivery amount (mm 3 / cylinder stroke), which hardly changes with the engine speed, is used.
use. Further, in controlling, it is necessary to maintain a constant relationship with the fuel discharge amount for each setting of the fuel flow rate, so the engine rotation speed is maintained at the set value.

一例として4サイクルエンジンを考えてみる
と、燃料流量F(g/sec)と燃料吐出量Q(mm3
シリンダ・ストローク)とは次式(1)の関係にあ
る。
Considering a 4-cycle engine as an example, the fuel flow rate F (g/sec) and the fuel discharge amount Q (mm 3 /
cylinder stroke) is in the following equation (1).

Q=F(g/sec)/ρ(g/cc)×1000/V(r.p.m
)/60×2×N……式(1) ここで、ρ:燃料比重、V:エンジン回転速
度、N:シリンダ数 式(1)から判るように、燃料流量を一定値FSに設
定する場合、これに対応する設定燃料吐出量QS
はエンジン回転速度Vの関数となつてしまう。そ
こでエンジン回転速度を安定させればこれによる
特性を考慮することなく燃料流量の制御を行える
ことになる。エンジン回転速度を精度良く制御す
るため、第1図の実施例ではコンピユータ6によ
つてデジタル補正を行つている。ここで言うデジ
タル補正とは、設定器9から与えられるエンジン
回転速度の設定値VSと、速度検出器(パルスピ
ツクアツプ)10から得られた検出値VDとを例
えばBCD4桁のデジタル入力とし、これらをコン
ピユータ6で数値比較し、その偏差ΔVをダイナ
モ側制御装置3にフイードバツクすることであ
り、これによりエンジン回転速度がダイナモメー
タ2で安定化される。
Q=F(g/sec)/ρ(g/cc)×1000/V(rpm
)/60×2×N...Formula (1) where, ρ: fuel specific gravity, V: engine speed, N: number of cylinders As can be seen from formula (1), set the fuel flow rate to a constant value F S If the corresponding set fuel discharge rate Q S
becomes a function of engine rotational speed V. Therefore, if the engine speed is stabilized, the fuel flow rate can be controlled without considering the characteristics caused by this. In order to accurately control the engine rotational speed, digital correction is performed by the computer 6 in the embodiment shown in FIG. The digital correction referred to here means that the set value V S of the engine rotational speed given from the setting device 9 and the detected value V D obtained from the speed detector (pulse pickup) 10 are input as digital inputs of, for example, 4 digits of BCD. These are compared numerically by the computer 6, and the deviation ΔV is fed back to the dynamometer-side control device 3, whereby the engine rotational speed is stabilized by the dynamometer 2.

次に燃料流量制御の要点を説明する。今、エン
ジン回転速度は試験毎に一定値V(r.P.m)に制
御されているものとし、燃料流量を設定値FS
(g/sec)に制御することを考える。但し、実際
には式(1)で換算される燃料吐出量QSが制御の目
標値である。
Next, the main points of fuel flow control will be explained. Now, it is assumed that the engine speed is controlled to a constant value V (rPm) for each test, and the fuel flow rate is controlled to a set value F S
(g/sec). However, in reality, the fuel discharge amount Q S converted by equation (1) is the target value for control.

(a) 第1回目の設定開度操作量の算出: 最初は初期設定であり、燃料吐出量Qとスロツ
トル開度TV(0〜100%)との任意の一次式を仮
定し、コンピユータ6はこの一次式から設定燃料
吐出量QSに対するスロツトル開度TV1を算出し、
TV1を開度指令値としてエンジン側制御装置5
に与える。これによりスロツトルバルブがTV1
に開く。なお、ここにおける初期設定の一次式と
しては、第2図に示す如く、開度100%における
燃料吐出量Qnaxから得た一次式を用いると初期
誤差が少なく、以降の制御における収れんが極め
て早い。
(a) Calculation of the first set opening manipulated variable: The first is the initial setting, assuming an arbitrary linear equation between the fuel discharge amount Q and the throttle opening TV (0 to 100%), and the computer 6 From this linear equation, calculate the throttle opening TV 1 for the set fuel discharge amount Q S ,
Engine side control device 5 uses TV 1 as the opening command value.
give to This will set the throttle valve to TV 1 .
Open to. As shown in Figure 2, as the initial setting linear equation here, if the linear equation obtained from the fuel discharge amount Q nax at 100% opening is used, the initial error will be small and convergence in subsequent control will be extremely quick. .

(b) 第2回目の設定開度操作量の算出: 第1回目の設定開度TV1による燃料流量F1
検出して式(1)により実際の燃料吐出量Q1を求め
る。次いで、次式(2)により設定燃料吐出量QS
検出燃料吐出量Q1との差分ΔQ1を求める。
(b) Calculating the second set opening manipulated variable: Detect the fuel flow rate F 1 based on the first set opening TV 1 and calculate the actual fuel discharge amount Q 1 using equation (1). Next, the difference ΔQ 1 between the set fuel discharge amount Q S and the detected fuel discharge amount Q 1 is determined using the following equation (2).

ΔQ1=QS−Q1 ……式(2) 次いで、第3図に示す如く第1回目の開度設定
に用いた一次式を用いて差分ΔQ1に相当する補正
開度ΔTV1を求め、次式(3)によつて第2回目の設
定開度操作量TV2を求めて開度指令値として出
力する。
ΔQ 1 = Q S −Q 1 ...Equation (2) Next, as shown in Fig. 3, use the linear equation used for the first opening setting to find the corrected opening ΔTV 1 corresponding to the difference ΔQ 1 . , the second set opening degree operation amount TV 2 is determined by the following equation (3) and outputted as the opening degree command value.

TV2=TV1+ΔTV1 ……式(3) (c) 第3回目の設定開度操作量の算出: 第2回目の設定開度TV2による燃料流量F2
検出して式(1)により実際の燃料吐出量Q2を求め
る。次いで第3図に示す如く、前々回(第1回
目)の制御点A1(TV1,Q1)と前回(第2回目)
の制御点A2(TV2,Q2)を結ぶ直線の傾きa2を求
め、次式(4)によつて第3回目の設定開度操作量
TV3を求めて開度指令値として出力する。
TV 2 = TV 1 + ΔTV 1 ...Equation (3) (c) Calculation of the third set opening operation amount: Detect the fuel flow rate F 2 due to the second set opening TV 2 and calculate the equation (1). Find the actual fuel discharge amount Q2 . Next, as shown in Fig. 3, the control point A 1 (TV 1 , Q 1 ) from the time before the previous time (first time) and the previous time (second time)
Find the slope a 2 of the straight line connecting the control points A 2 (TV 2 , Q 2 ), and use the following equation (4) to determine the third set opening operation amount.
Determine TV 3 and output it as the opening command value.

TV3=QS−Q2/a2+TV2 ……式(4) 但し、QS−Q2/a2は差ΔQ2=QS−Q2に相当する補 正開度ΔTV2である。従つて式(4)は式(3)に相当す
る。
TV 3 =Q S −Q 2 /a 2 +TV 2 ...Equation (4) However, Q S −Q 2 /a 2 is the corrected opening degree ΔTV 2 corresponding to the difference ΔQ 2 =Q S −Q 2 . Therefore, equation (4) corresponds to equation (3).

(d) 以降第n回目の設定開度操作量TVoも式(4)
に準じて求める。即ち、TVoは TVo=QS−Qo-1/ao-1+TVo-1 ……式(5) ここにn:3,4,5,6,… TVo-1:前回(n−1回目)の開度、 Qo-1:前回(n−1回目)の検出燃料吐出
量、 ao-1:前々回(n−2回目)の点Ao-2と前回
(n−1回目)の制御点Ao-1とを結ぶ直線
の傾き、 式(5)により求め、これを開度指令値として出力
する。以降、燃料流量の制御精度が許容範囲に入
るまで式(5)の演算による開度指令を繰返す。な
お、TV0=o1a0=a1=初期設定において仮定した
一次式の傾き、と定めれば全てのnについて式(5)
を適用することができる。
(d) From then on, the nth set opening operation amount TV o is also expressed by formula (4)
Calculate according to. That is, TV o is TV o = Q S −Q o-1 /a o-1 + TV o-1 ...Formula (5) where n: 3, 4, 5, 6, ... TV o-1 : Previous ( (n-1st time) opening degree, Q o-1 : Previous detected fuel discharge amount (n-1st time), a o-1 : Point A o-2 from the time before the previous time (n-2nd time) and previous time (n-1st time). The slope of the straight line connecting the control point Ao -1 (first time) is determined using equation (5), and this is output as the opening command value. Thereafter, the opening command based on the calculation of equation (5) is repeated until the control accuracy of the fuel flow rate falls within the allowable range. Furthermore, if we define that TV 0 = o 1 a 0 = a 1 = the slope of the linear equation assumed in the initial setting, then equation (5) can be obtained for all n.
can be applied.

以上説明した如く、一次式による補正を繰り返
して行うことにより、開度に対して非線形の関係
にある燃料流量を簡単に且つ早い収れんで制御す
ることができる。つまり本発明によれば、いかな
る機種のエンジンに対してもテーブルや定数を変
更することなく燃料流量を制御することができ
る。特に、エンジン機種毎にスロツトル開度と燃
料流量の特性カーブを指定したり、この特性カー
ブのデータを作成するための試験を予め行うとい
つたことが不要となる。従つて、本発明のエンジ
ン試験装置の燃料流量制御方法はエンジンの排気
ガス濃度や排気煙濃度の試験に極めて有効であ
る。
As explained above, by repeatedly performing the correction using the linear equation, the fuel flow rate, which has a nonlinear relationship with the opening degree, can be easily controlled with quick convergence. In other words, according to the present invention, the fuel flow rate can be controlled for any type of engine without changing the table or constants. In particular, it becomes unnecessary to specify a characteristic curve of throttle opening and fuel flow rate for each engine model, and to conduct tests in advance to create data for this characteristic curve. Therefore, the fuel flow rate control method of the engine testing device of the present invention is extremely effective for testing engine exhaust gas concentration and exhaust smoke concentration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明方法を実現するエンジン試験装
置の一例を示す構成図、第2図は初期設定の一次
式の一例を示すグラフ、第3図は制御の方法と進
行を示すグラフである。 図面中、1はエンジン、2はダイナモメータ、
3はダイナモ側制御装置、4はスロツトルアクチ
ユエータ、5はエンジン側制御装置、6はコンピ
ユータ(演算装置)、7は燃料流量計、8は燃料
流量の設定器、9はエンジン回転速度の設定器、
10は速度検出器、FSは設定燃料流量、Fo(n=
1,2,…)は検出燃料流量、QSは設定燃料吐
出量、Qo(n=1,2,…)は検出燃料吐出量、
TVo(n=1,2,…)は開度操作量、ΔTVo(n
=1,2,…)は補正開度である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an engine testing device that implements the method of the present invention, FIG. 2 is a graph showing an example of a linear equation for initial setting, and FIG. 3 is a graph showing a control method and progress. In the drawing, 1 is the engine, 2 is the dynamometer,
3 is a dynamo side control device, 4 is a throttle actuator, 5 is an engine side control device, 6 is a computer (calculating device), 7 is a fuel flow meter, 8 is a fuel flow rate setting device, and 9 is an engine rotation speed control device. setting device,
10 is the speed detector, F S is the set fuel flow rate, F o (n=
1, 2, ...) is the detected fuel flow rate, Q S is the set fuel discharge amount, Q o (n = 1, 2, ...) is the detected fuel discharge amount,
TV o (n=1, 2,...) is the opening operation amount, ΔTV o (n
=1, 2,...) is the corrected opening degree.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 エンジン回転速度はダイナモメータを用いて
一定させておき、且つ設定燃料流量FSは設定燃料
吐出量QSに換算するものとし、 設定燃料吐出量QSに対するスロツトルバルブ
の開度の第1回目の操作量TV1を或る任意に定
めた開度と燃料吐出量との一次式から演算によつ
て求め、この開度操作量TV1でスロツトルバル
ブを制御し、 第2回目の開度操作量TV2は、第1回目の制
御に対する検出燃料吐出量Q1と設定燃料吐出量
QSとの差ΔQ1=QS−Q1に相当する補正開度ΔTV1
を第1回目の制御に用いた一次式から算出し、
TV2=TV1+ΔTV1として求め、この開度操作量
TV2でスロツトルバルブを制御し、 第3回目以降第n回目の開度操作量TVoは、
第n−1回目の制御に対する検出燃料吐出量
Qo-1と設定燃料吐出量QSとの差ΔQo-1=QS−Qo-1
に相当する補正開度ΔTVo-1を第n−2回目と第
n−1回目の開度操作量TVo-2,TVo-1及びそれ
ぞれにおける検出燃料吐出量Qo-2,Qo-1から得
られる一次式より算出し、TVo=TVo-1
ΔTVo-1として求め、この開度操作量TVoでスロ
ツトルバルブを制御することを特徴とするエンジ
ン試験装置の燃料流量制御方法。
[Claims] 1. The engine rotational speed is kept constant using a dynamometer, and the set fuel flow rate F S is converted to a set fuel discharge amount Q S , and the throttle valve for the set fuel discharge amount Q S is The first manipulated variable TV 1 of the opening degree is calculated from a linear equation of an arbitrarily determined opening degree and the fuel discharge amount, and the throttle valve is controlled with this opening manipulated variable TV 1. , The second opening operation amount TV 2 is the detected fuel discharge amount Q 1 and the set fuel discharge amount for the first control.
Difference from Q S ΔQ 1 = Corrected opening ΔTV 1 corresponding to Q S −Q 1
is calculated from the linear equation used for the first control,
Obtained as TV 2 = TV 1 + ΔTV 1 , and this opening operation amount
The throttle valve is controlled by TV 2 , and the opening operation amount TV o from the 3rd to the nth time is
Detected fuel discharge amount for the n-1st control
Difference between Q o-1 and set fuel discharge amount Q S ΔQ o-1 = Q S −Q o-1
The corrected opening degree ΔTV o-1 corresponding to the n-2nd and n-1st opening operation amounts TV o-2 and TV o-1 and the detected fuel discharge amounts Q o-2 and Q o respectively Calculated from the linear formula obtained from -1 , TV o = TV o-1 +
1. A fuel flow control method for an engine testing device, characterized in that the throttle valve is controlled by the opening operation amount TV o, which is determined as ΔTV o-1 .
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