(57)【要約】【課題】冷却水供給量の制御精度を向上することができる、冷却水供給方法を提供する。【解決手段】冷却水供給装置２において制御部２３は、要求ＣＶ値が大径バルブ２１の最小レンジアビリティＣＶ値から小径バルブ２２の最大レンジアビリティＣＶ値までの範囲に含まれる所定範囲における上限値よりも大きい場合には、大径バルブ２１によって一次側冷却水の流量の制御を行う。また、要求ＣＶ値が該所定範囲内にある場合には、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の両方を開くと共に、要求ＣＶ値が小さいほど、大径バルブ２１の開度を小さくし且つ小径バルブ２２の開度を大きくして、一次側冷却水の流量の制御を行う。また、要求ＣＶ値が該所定範囲における下限値よりも小さい場合には、大径バルブ２１を閉じて、小径バルブ２２によって一次側冷却水の流量の制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの試験において、前記エンジンが必要とする冷却水の要求バルブ容量係数値（要求ＣＶ値）に応じて前記冷却水の流量を調節するバルブを備える、冷却水供給装置による冷却水供給方法であって、
前記冷却水供給装置は、前記バルブとして、大径バルブと、前記大径バルブよりも径が小さい小径バルブとを並列して備えており、
前記要求ＣＶ値が、前記大径バルブの最小レンジアビリティＣＶ値から前記小径バルブの最大レンジアビリティＣＶ値までの範囲に含まれる所定範囲における上限値よりも大きい場合には、前記大径バルブによって前記流量の制御を行い、
前記要求ＣＶ値が前記所定範囲内にある場合には、前記大径バルブ及び前記小径バルブの両方を開くと共に、前記要求ＣＶ値が小さいほど、前記大径バルブの開度を小さくし且つ前記小径バルブの開度を大きくして、前記流量の制御を行い、
前記要求ＣＶ値が前記所定範囲における下限値よりも小さい場合には、前記大径バルブを閉じて、前記小径バルブによって前記流量の制御を行う、
冷却水供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン試験において用いられる冷却水を供給する装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されている冷却水供給装置は、モータバルブと、該モータバルブと並列に設けられたオンオフバルブとを有しており、モータバルブで制御可能な冷却水量以上の冷却水が必要となった場合、オンオフバルブを開いて冷却水を供給することで、冷却水の供給量制御の精度を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０１−１４００４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、オンオフバルブの最小レンジアビリティ以下の流量で冷却水供給の制御を行う可能性があるため、冷却水供給量の制御精度に改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、冷却水供給量の制御精度を向上することができる、冷却水供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る冷却水供給方法は、エンジンの試験において、前記エンジンが必要とする冷却水の要求バルブ容量係数値（要求ＣＶ値）に応じて前記冷却水の流量を調節するバルブを備える、冷却水供給装置による冷却水供給方法であって、前記冷却水供給装置は、前記バルブとして、大径バルブと、前記大径バルブよりも径が小さい小径バルブとを並列して備えており、前記要求ＣＶ値が前記大径バルブの最小レンジアビリティＣＶ値から前記小径バルブの最大レンジアビリティＣＶ値までの範囲に含まれる所定範囲における上限値よりも大きい場合には、前記大径バルブによって前記流量の制御を行い、前記要求ＣＶ値が前記所定範囲内にある場合には、前記大径バルブ及び前記小径バルブの両方を開くと共に、前記要求ＣＶ値が小さいほど、前記大径バルブの開度を小さくし且つ前記小径バルブの開度を大きくして、前記流量の制御を行い、前記要求ＣＶ値が前記所定範囲における下限値よりも小さい場合には、前記大径バルブを閉じて、前記小径バルブによって前記流量の制御を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷却水供給量の制御精度を向上することができる、冷却水供給方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態のエンジン試験システムの一例を示す図である。
【図２】バルブの開度に対する流量のバルブ特性を示す図である。
【図３】複数のバルブの特性パラメータを示す図である。
【図４】制御部による小径バルブのＣＶ値の制御の説明に供する図である。
【図５】制御部による大径バルブのＣＶ値の制御の説明に供する図である。
【図６】エンジンベンチ試験の一例、及び、該エンジンベンチ試験おける大径バルブ及び小径バルブの開度調節制御の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、一実施形態のエンジン試験システムの一例を示す図である。図１において、エンジン試験システム１は、冷却水供給装置２と、熱交換器（Ｈ／Ｅ）３と、エンジン４とを有する。
【００１１】
エンジン４は、試験対象のエンジンである。エンジン４には、熱交換器３で冷やされたエンジン冷却水が水路Ｐ２ＩＮを介して流入する。この流入したエンジン冷却水は、エンジン４の熱を奪った後にエンジン４から水路Ｐ２ＯＵＴへ排出されて、熱交換器３に流入する。こうしてエンジン４は、エンジン冷却水によって冷却される。
【００１２】
熱交換器３には、エンジン４から排出されたエンジン冷却水が流入すると共に、冷却水供給装置２から供給された冷却水（以下では、「一次側冷却水」と呼ぶ）が流入する。そして、熱交換器３は、エンジン４から流入したエンジン冷却水を冷却水供給装置２から供給された一次側冷却水によって冷却し、冷却されたエンジン冷却水を水路Ｐ２ＩＮへ排出する。また、熱交換器３は、エンジン冷却水から奪った熱によって温められた一次側冷却水を水路Ｐ１ＯＵＴに排出する。
【００１３】
冷却水供給装置２は、エンジン４が必要とする一次側冷却水の要求バルブ容量係数値（要求ＣＶ値）に応じて、熱交換器３へ流入する一次側冷却水の流量を調節する。
【００１４】
例えば、冷却水供給装置２は、大径バルブ２１と、大径バルブ２１よりも径の小さい小径バルブ２２と、制御部２３とを有している。例えば、大径バルブ２１は、２０Ａ型のバルブであり、小径バルブ２２は、Ｒ１５Ａ型のバルブである。
【００１５】
大径バルブ２１及び小径バルブ２２は、水路Ｐ１ＩＮにおいて並列に設けられている。具体的には、水路Ｐ１ＩＮは、途中で２本の分路に枝分かれして、枝分かれした２本の分路が合流して、熱交換器３へ繋がっている。大径バルブ２１及び小径バルブ２２は、これらの２本の分路にそれぞれ配設されている。
【００１６】
また、大径バルブ２１及び小径バルブ２２は、いずれもモータバルブであり、制御部２３からそれぞれ受け取る第１開度制御信号及び第２開度制御信号に基づいて、開度が制御（調節）される。この大径バルブ２１及び小径バルブ２２の開度が調節されることにより、熱交換器３へ供給される一次側冷却水の水量が調節される。
【００１７】
制御部２３は、第１開度制御信号及び第２開度制御信号を大径バルブ２１及び小径バルブ２２へ出力して、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の開度を制御する。
【００１８】
例えば、制御部２３は、エンジン４の回転数（Ｎｅ）及び負荷（ＫＬ）に基づいて、エンジン４を冷却するために必要な冷却量（ｋＷ）を算出する。そして、制御部２３は、算出した冷却量に基づいて、一次側冷却水を熱交換器３へと流入させる必要がある必要流量、つまり、要求ＣＶ値を算出する。そして、制御部２３は、算出した要求ＣＶ値に基づいて、大径バルブ２１及び小径バルブ２２のターゲット開度をそれぞれ算出し、大径バルブ２１のターゲット開度に対応する第１開度制御信号及び小径バルブ２２のターゲット開度に対応する第２開度制御信号を生成する。
【００１９】
詳細には、制御部２３は、以下で説明する様に大径バルブ２１のＣＶ値及び小径バルブ２２のＣＶ値を調節できるように、第１開度制御信号及び第２開度制御信号を生成する。
【００２０】
まず、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の特性について説明する。図２は、バルブの開度に対する流量のバルブ特性を示す図である。図３は、複数のバルブの特性パラメータを示す図である。図２において、曲線Ｌ１は、大径バルブ２１の特性を示しており、曲線Ｌ２は、小径バルブ２２の特性を示している。
【００２１】
図３を見てわかるように、小径バルブ２２のレンジアビリティ範囲、つまり流量特性のばらつきが小さい範囲は、開度１％から１００％の範囲である。すなわち、小径バルブ２２の開度１００％に対応するＣＶ値は、１．３なので、レンジアビリティ範囲の最小値（下限値）は、０．０１３となる。一方、大径バルブ２１のレンジアビリティ範囲は、開度２％から１００％の範囲である。すなわち、大径バルブ２１のレンジアビリティ範囲のレンジアビリティ範囲の最大値（上限値）は、７．５であり、最小値（下限値）は、０．１５である。
【００２２】
図４は、制御部による小径バルブのＣＶ値の制御の説明に供する図であり、図５は、制御部による大径バルブのＣＶ値の制御の説明に供する図である。図４及び図５において、点線は、要求ＣＶ値が単調増加するときにバルブのＣＶ値が制御される過程を示す一方、実線は、要求ＣＶ値が単調減少するときにバルブのＣＶ値が制御される過程を示している。また、図４及び図５に示されるａとｂの間の範囲は、大径バルブ２１の最小レンジアビリティＣＶ値（つまり、０．１５）から小径バルブ２２の最大レンジアビリティＣＶ値（つまり、１．３）までの範囲に含まれる所定の範囲（以下では、「ヒステリシス範囲」と呼ぶことがある）である。ここでは、例えば、ａ及びｂには、以下の式（１）から式（３）の関係が成立しているものとしている。
ａ＞ｂ  ・・・（１）
０．１５＜ａ≦１．３  ・・・（２）
０．１５＜ｂ＜１．３  ・・・（３）
【００２３】
まず、要求ＣＶ値が増加する過程では、要求ＣＶ値がａに到達するまでは、大径バルブ２１のＣＶ値はゼロであり、小径バルブ２２のＣＶ値は要求ＣＶ値と等しい。すなわち、要求ＣＶ値が増加する過程では、要求ＣＶ値がａに到達するまでは、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の開度調節制御に「増加過程制御パタン」が用いられ、小径バルブ２２によってのみ、一次側冷却水の流量が調節される。
【００２４】
そして、要求ＣＶ値がａに到達すると、「第１切替期間」となる。「第１切替期間」は、図４において小径バルブ２２のＣＶ値をａから０．０２まで低下させる期間であり、且つ、図５において大径バルブ２１のＣＶ値をゼロから（ａ−０．０２）まで増加させる期間である。ここで、小径バルブ２２のＣＶ値０．０２は一例であり、第１切替期間において小径バルブ２２のＣＶ値を低下させる値は、小径バルブ２２のレンジアビリティ範囲の下限値以上の値であればよい。これにより、小径バルブ２２をレンジアビリティ範囲の外で用いることを極力回避することができる。
【００２５】
より具体的には、要求ＣＶ値が増加する過程の第１切替期間においては、制御部２３は、小径バルブ２２の開度を小径バルブ２２のＣＶ値が０．０２になるまで一定のペースで減少させつつ、大径バルブ２１の開度を大径バルブ２１のＣＶ値が要求ＣＶ値（正確には、要求ＣＶ値−０．０２）になるまで一定のペースで増加させる。ここで、一定のペースとは、例えば、１０ｍｓｅｃ毎に０．００１のペースである。
【００２６】
そして、第１切替期間の後には、制御部２３は、大径バルブ２１のＣＶ値のみを調節することにより、つまり、大径バルブ２１によってのみ、一次側冷却水の流量を調節する。すなわち、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の開度調節制御に「減少過程制御パタン」が用いられることになる。
【００２７】
以上のように、要求ＣＶ値が増加する過程では、要求ＣＶ値がａに到達して初めて、制御対象のバルブが小径バルブ２２から大径バルブ２１へ切り替えられる。ただし、「第１切替期間」内では、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の両方が制御されている。
【００２８】
一方、要求ＣＶ値が減少する過程では、要求ＣＶ値がｂに到達するまでは、小径バルブ２２のＣＶ値は０．０２であり、大径バルブ２１のＣＶ値は要求ＣＶ値（正確には、要求ＣＶ値−０．０２）と等しい。すなわち、要求ＣＶ値が減少する過程では、要求ＣＶ値がｂに到達するまでは、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の開度調節制御に「減少過程制御パタン」が用いられ、大径バルブ２１によってのみ、一次側冷却水の流量が調節される。
【００２９】
そして、要求ＣＶ値がｂに到達すると、「第２切替期間」となる。「第２切替期間」は、図４において小径バルブ２２のＣＶ値を０．０２からｂまで増加させる期間であり、且つ、図５において大径バルブ２１のＣＶ値をｂ（正確には、ｂ−０．０２）からゼロまで減少させる期間である。
【００３０】
より具体的には、要求ＣＶ値が減少する過程の第２切替期間においては、制御部２３は、大径バルブ２１の開度を大径バルブ２１が閉じるまで一定のペースで減少させつつ、小径バルブ２２の開度を小径バルブ２２のＣＶ値が要求ＣＶ値になるまで一定のペースで増加させる。ここで、一定のペースとは、例えば、１０ｍｓｅｃ毎に０．００１のペースである。
【００３１】
そして、第２切替期間の後には、制御部２３は、小径バルブ２２のＣＶ値のみを調節することにより、つまり、小径バルブ２２によってのみ、一次側冷却水の流量を調節する。すなわち、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の開度調節制御に「増加過程制御パタン」が用いられることになる。
【００３２】
以上のように、要求ＣＶ値が減少する過程では、要求ＣＶ値がｂに到達して初めて、制御対象のバルブが大径バルブ２１から小径バルブ２２へ切り替えられる。ただし、「第２切替期間」内では、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の両方が制御されている。
【００３３】
ここで、以上で説明したように、要求ＣＶ値が増加する過程の第１切替期間及び要求ＣＶ値が減少する過程の第２切替期間がスタートする要求ＣＶ値の値が異なっている。すなわち、制御対象バルブの切替制御は要求ＣＶ値が増加する過程と要求ＣＶ値が減少する過程とでヒステリシスになっており、この結果、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の開度調節制御は、要求ＣＶ値の「増加過程制御パタン」と「減少過程制御パタン」とを有している。これにより、制御対象バルブの切替が頻繁に発生してしまうことを回避することができる。この結果として、大径バルブ２１及び小径バルブ２２がレンジアビリティ範囲の外で用いられることを極力回避することができる。因みに、要求ＣＶ値が増加する過程及び要求ＣＶ値が減少する過程の両方ともに要求ＣＶ値１．３で制御対象バルブの切替制御が発生する場合、要求ＣＶ値を１．３付近で一定に制御しようとすると、頻繁に切替制御が発生してしまう。
【００３４】
図６は、エンジンベンチ試験の一例、及び、該エンジンベンチ試験おける大径バルブ及び小径バルブの開度調節制御の一例を示す図である。
【００３５】
図６の一番上の図に示されるエンジンベンチ試験では、タイミングｔ１からｔ３までの間で要求ＣＶ値がゼロから１．３２付近まで単調増加し、タイミングｔ３からｔ４まで一定となり、タイミングｔ４からｔ６までの間で要求ＣＶ値が１．３２付近から０．１５まで単調減少し、さらに、タイミングｔ６からｔ７の間で要求ＣＶ値が０．１５からゼロまで単調減少している。
【００３６】
図６の一番下の図及びその上の図に示されるように、タイミングｔ１からｔ２の間では、大径バルブ２１の開度はゼロであり、小径バルブ２２の開度は要求ＣＶ値に対応している。すなわち、この状態では、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の開度調節制御において上記の「増加過程制御パタン」が用いられる。
【００３７】
タイミングｔ２において要求ＣＶ値が１．３（＝ａ）に到達して、第１切替期間が開始する。この例では、切替中フラグが示すように、タイミングｔ２からｔ３の間が第１切替期間となっている。また、この例では、第１切替期間の間にも要求ＣＶ値が増加しているので、第１切替期間終了時の大径バルブ２１の開度はＣＶ値１．３に対応し、小径バルブ２２の開度はＣＶ値０．０２に対応する。第１切替期間が終了すると、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の開度調節制御において上記の「減少過程制御パタン」が用いられる。
【００３８】
タイミングｔ４からｔ５の間では、小径バルブ２２の開度はＣＶ値０．０２に対応したままであり、大径バルブ２１の開度は要求ＣＶ値（正確には、要求ＣＶ値−０．０２）に対応する。
【００３９】
タイミングｔ５において要求ＣＶ値が０．１７（＝ｂ）に到達して、第２切替期間が開始する。この例では、切替中フラグが示すように、タイミングｔ５からｔ６の間が第２切替期間となっている。また、この例では、第２切替期間の間にも要求ＣＶ値が減少しているので、第２切替期間終了時の小径バルブ２２の開度はＣＶ値０．１５に対応し、大径バルブ２１の開度はゼロとなっている。
【００４０】
タイミングｔ６からｔ７の間では、小径バルブ２２のみが制御対象バルブとなり、小径バルブ２２の開度が要求ＣＶ値の減少に応じてゼロまで減少している。
【００４１】
すなわち、タイミングｔ４からｔ７までの期間に着目すると、要求ＣＶ値が大径バルブ２１の最小レンジアビリティＣＶ値から小径バルブ２２の最大レンジアビリティＣＶ値までの範囲に含まれる所定範囲（ここでは、０．１５から０．１７の範囲）における上限値（ここでは、０．１７）よりも大きい場合には、大径バルブ２１によって一次側冷却水の流量の制御を行っている。また、要求ＣＶ値が該所定範囲内にある場合には、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の両方を開くと共に、要求ＣＶ値が小さいほど、大径バルブ２１の開度を小さくし且つ小径バルブ２２の開度を大きくして、一次側冷却水の流量の制御を行っている。また、要求ＣＶ値が該所定範囲における下限値（ここでは、０．１５）よりも小さい場合には、大径バルブ２１を閉じて、小径バルブ２２によって一次側冷却水の流量の制御を行っている。
【００４２】
以上のように一実施形態によれば、冷却水供給装置２の制御部２３は、上記「増加過程制御パタン」において、要求ＣＶ値が上記ヒステリシス範囲の上限値（つまり、ａ）より小さい場合、小径バルブ２２によって、一次側冷却水の流量の制御を行う。そして、制御部２３は、要求ＣＶ値がヒステリシス範囲の上限値（つまり、ａ）に到達すると、上記第１切替期間となり、該第１切替期間において、小径バルブ２２の開度を一定のペースで減少させつつ、大径バルブ２１の開度を一定のペースで増加させて、一次側冷却水の流量の制御を行う。そして、制御部２３は、該第１切替期間の後には、大径バルブ２１によって、一次側冷却水の流量の制御を行う。
一方、制御部２３は、上記「減少過程制御パタン」において、要求ＣＶ値が上記ヒステリシス範囲の下限値（つまり、ｂ）より大きい場合、大径バルブ２１によって、一次側冷却水の流量の制御を行う。そして、制御部２３は、要求ＣＶ値が上記ヒステリシス範囲の下限値（つまり、ｂ）に到達すると、上記第２切替期間となり、該第２切替期間において、大径バルブ２１の開度を大径バルブ２１が閉じるまで一定のペースで減少させつつ、小径バルブ２２の開度を小径バルブ２２のＣＶ値が要求ＣＶ値になるまで一定のペースで増加させて、一次側冷却水の流量の制御を行う。そして、制御部２３は、該第２切替期間の後には、小径バルブ２２によって、一次側冷却水の流量の制御を行う。
【００４３】
この冷却水供給装置２の構成により、制御対象バルブの切替が頻繁に発生してしまうことを回避することができ、大径バルブ２１及び小径バルブ２２がレンジアビリティ範囲の外で用いられることを極力回避することができる。また、大径バルブ２１のレンジアビリティ範囲外である低流量域では、低流量域をレンジアビリティ範囲に含む小径バルブ２２で流量制御を行うことができる。この結果として、冷却水供給量の制御精度を向上することができる。
また、この冷却水供給装置２の構成により、第１切替期間及び第２切替期間では、大径バルブ２１及び小径バルブ２２の一方の開度を所定のペースで増加させ他方の開度を所定のペースで減少させる開度制御を行うので、制御対象バルブの切替に起因した流量変動を抑制することができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  エンジン試験システム
２  冷却水供給装置
３  熱交換器
４  エンジン
２１  大径バルブ
２２  小径バルブ
２３  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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