(57)【要約】【課題】応答性が良く、エンジンの温度変動を極力抑えることのできるエンジンベンチを提供する。【解決手段】エンジンベンチ１０は、エンジン１２に接続されて負荷を与えるダイナモメータ２０と、エンジン１２とダイナモメータ２０を制御するエンジン・ダイナモ制御部３０と、エンジン１２を冷却する冷却装置６０と、冷却装置６０を操作することによってエンジン１２の温度を制御する温度制御装置７０と、運転パターンとエンジンモデルに基づいてシミュレーションを実行し、その結果に基づいてエンジン・ダイナモ制御部３０を操作する運転管理部４０とを備える。温度制御装置７０は、シミュレーションの結果を用いてエンジン１２の発熱量を予測し、冷却装置６０の操作量と操作時間差を決定するとともに、冷却装置を、エンジン・ダイナモ制御部３０の操作によりも前記操作時間差の分だけ先に前記操作量で操作する。【選択図】図１
2011127904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続されて該エンジンに負荷を与えるダイナモメータと、前記エンジン及び前記ダイナモメータを制御するエンジン・ダイナモ制御部と、前記エンジンを冷却する冷却装置と、前記冷却装置を操作して前記エンジンの温度を制御する温度制御装置と、前記エンジンの運転計画を示す運転パターンと前記エンジンの動作を仮想したエンジンモデルに基づいてシミュレーションを実行し、その結果に基づいて前記エンジン・ダイナモ制御部を管理する運転管理部と、を備えたエンジンベンチにおいて、
前記温度制御装置は、
前記運転パターンと前記エンジンモデルを用いることによって前記エンジンの発熱量を予測し、
前記予測結果から前記発熱量に応じた前記冷却装置の操作量を算出するとともに、前記冷却装置の操作を前記発熱量に対応させるための操作時間差を算出し、
前記算出結果に基づいて前記冷却装置を、前記エンジン・ダイナモ制御部よりも前記操作時間差の分だけ先に前記操作量で操作することを特徴とするエンジンベンチ。
【請求項２】
前記冷却装置は、前記エンジンに循環供給される二次冷媒を一次冷媒によって冷却する熱交換器と、前記熱交換器に流れる一次冷媒の流量を調節するバルブと、を備え、
前記温度制御装置は、少なくとも、前記二次冷媒が前記熱交換器から前記エンジンに移動するまでの移動時間と、前記バルブが制御信号を受けてから応答するまでの応答遅れ時間と、を加算することにより前記操作時間差を求めることを特徴とする請求項１に記載のエンジンベンチ。
【請求項３】
前記温度制御装置には、前記エンジンの回転数、前記エンジンの発熱量、アクセル開度の対応関係を示す発熱量マップと、前記エンジンの発熱量、前記冷却装置の操作量の対応関係を示す操作量マップと、が予め入力され、
前記温度制御装置は、前記発熱量マップから前記エンジンの発熱量の変動を予測し、該予測結果と前記操作量マップから前記冷却装置の操作量を求めることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンベンチ。
【請求項４】
前記エンジンの温度変化が所定の範囲から外れた際に警告を行う警告手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のエンジンベンチ。
【請求項５】
前記運転管理部には、前記冷却装置の動作を仮想した冷却装置モデルと前記エンジンモデルとを少なくとも含むエンジン周辺部モデルが予め入力され、
前記運転管理部は、前記エンジン周辺部モデルと前記運転パターンに基づいてシミュレーションを実行し、
前記温度制御装置は、前記シミュレーションの結果から、前記冷却装置の操作量と前記操作時間差を求めることを特徴とする請求項１に記載のエンジンベンチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンベンチに係り、特に試験中にエンジンを冷却するエンジンベンチに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンベンチは、開発・製造された供試エンジンが所定の性能を備えているかを評価する試験装置であり、試験対象であるエンジンは、台上試験機（エンジンベンチ）に取り付けられる。エンジンの出力軸はトルク計や回転数計を介してダイナモメータに接続され、このダイナモメータによってエンジンの出力軸の回転力が吸収される。これにより、台上試験が行われ、エンジンの性能が測定・評価される。
【０００３】
このようなエンジンベンチにおいて、試験中のエンジンは、冷却することによって所定の温度に維持される。たとえば、工業用水によって冷却水を冷却する熱交換器が設けられ、この熱交換器で冷却した冷却水がエンジンに循環供給されている。このようなエンジンベンチでは、エンジン出口での冷却水の温度が一定になるように工業用水の流量がＰＩＤ制御されている。
【０００４】
ところで、上記の如くＰＩＤ制御を行っても、エンジンの回転数が大きく変化した場合は、オーバーシュートが発生し、エンジンの温度が不安定になるという問題が発生する。そこで、特許文献１は、オーバーシュートを小さくするため、エンジンの回転数とトルクに応じて補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４３２７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようにエンジンの回転数とトルクに応じて冷却量を補正しても、エンジンの発熱量の変化が大きい場合（たとえば運転パターンで急加速した場合）は、オーバーシュートを十分に抑制することができないという問題があった。これは、冷却量を調節してからエンジンが実際に冷却されるまで一定の時間がかかるためである。したがって、従来は、エンジンの温度が安定するまで暫く待ってからデータを取る必要があり、試験時間が長くなるという問題や、過渡条件での正確なデータが得られないという問題があった。
【０００７】
このような不具合を解消する方法として、急速冷却装置や加熱装置などを別途設ける方法が考えられるが、この場合には制御量が大きくなって制御が難しくなるという問題や装置が大型化するという問題があった。このため、従来の装置を大型化したり制御を複雑化したりすることなく応答性を向上させ、且つ、エンジンの温度を精度良く管理できるエンジンベンチが望まれている。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、応答性が良く、エンジンの温度を精度良く管理することのできるエンジンベンチ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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、エンジンに接続されて該エンジンに負荷を与えるダイナモメータと、前記エンジン及び前記ダイナモメータを制御するエンジン・ダイナモ制御部と、前記エンジンを冷却する冷却装置と、前記冷却装置を操作して前記エンジンの温度を制御する温度制御装置と、前記エンジンの運転計画を示す運転パターンと前記エンジンの動作を仮想したエンジンモデルに基づいてシミュレーションを実行し、その結果に基づいて前記エンジン・ダイナモ制御部を管理する運転管理部と、を備えたエンジンベンチにおいて、前記温度制御装置は、前記運転パターンと前記エンジンモデルを用いることによって前記エンジンの発熱量を予測し、前記予測結果から前記発熱量に応じた前記冷却装置の操作量を算出するとともに、前記冷却装置の操作を前記発熱量に対応させるための操作時間差を算出し、前記算出結果に基づいて前記冷却装置を、前記エンジン・ダイナモ制御部よりも前記操作時間差の分だけ先に前記操作量で操作することを特徴とするエンジンベンチを提供する。
【００１０】
本発明によれば、運転パターンとエンジンモデルからエンジンの発熱量の変動を正確に予測することができるので、その発熱量の変動に対応した冷却装置の操作量と操作時間差を正確に算出することができる。したがって、冷却装置をエンジン・ダイナモ制御部の操作よりも前記操作時間差の分だけ先に前記操作量で操作することによって、エンジンの発熱量の変動に応じた冷却を行うことができる。これにより、エンジンを所望の温度に正確に管理することができる。なお、本発明において、運転パターンとはエンジンの運転計画を示すものであり、たとえばエンジンを搭載した車両の経時速度変化として示される。また、エンジンモデルとは、エンジンの動作を仮想したものであり、運転パターンに示された情報から少なくともエンジンの回転数とアクセルの開度を出力できるものが用いられる。また、操作時間差とは、冷却装置によるエンジンの冷却とエンジンの発熱とを時間的に一致させるために、冷却装置の操作をエンジン・ダイナモの操作よりも早く操作する時間であり、実際には冷却装置の操作がエンジンの温度変化として現れるまでの制御時間差を意味している。
【００１１】
請求項２に記載の発明は請求項１において、前記冷却装置は、前記エンジンに循環供給される二次冷媒を一次冷媒によって冷却する熱交換器と、前記熱交換器に流れる一次冷媒の流量を調節するバルブと、を備え、前記温度制御装置は、少なくとも、前記二次冷媒が前記熱交換器から前記エンジンに移動するまでの移動時間と、前記バルブが制御信号を受けてから応答するまでの応答遅れ時間と、を加算することにより前記操作時間差を求めることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、冷却装置によるエンジンの冷却とエンジンの発熱との時間ずれの要因のうち、最も影響が大きいと思われる二次冷媒の移動時間とバルブの応答遅れ時間とを加算して操作時間差を求めるので、エンジンの冷却とエンジンの発熱とのタイミングを合わせることができ、エンジンの温度を制度良く管理することができる。なお、二次冷媒は一般に冷却水やラジエータ液などが用いられ、一次冷媒は一般に工業用水が用いられる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は請求項１または２において、前記温度制御装置には、前記エンジンの回転数、前記エンジンの発熱量、アクセル開度の対応関係を示す発熱量マップと、前記エンジンの発熱量、前記冷却装置の操作量の対応関係を示す操作量マップと、が予め入力され、前記温度制御装置は、前記発熱量マップから前記エンジンの発熱量の変動を予測し、該予測結果と前記操作量マップから前記冷却装置の操作量を求めることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は請求項１〜３のいずれか１において、前記エンジンの温度変化が所定の範囲から外れた際に警告を行う警告手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、エンジンの温度変化が所定の範囲（たとえば±１℃）を超えた場合に警告するようにしたので、データの信頼性を高めることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は請求項１の発明において、前記運転管理部には、前記冷却装置の動作を仮想した冷却装置モデルと前記エンジンモデルとを少なくとも含むエンジン周辺部モデルが予め入力され、前記運転管理部は、前記エンジン周辺部モデルと前記運転パターンに基づいてシミュレーションを実行し、前記温度制御装置は、前記シミュレーションの結果から、前記冷却装置の操作量と前記操作時間差を求めることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、冷却装置モデルとエンジンモデルを含むエンジン周辺部モデルを用いてシミュレーションを実行し、そのシミュレーションの結果から冷却装置の操作量と操作時間差を求めるので、エンジンの発熱量の変動と冷却装置による冷却とを対応させることができ、エンジンの温度を精度良く管理することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、運転パターンとエンジンモデルを用いてエンジンの発熱量の変動を予測し、冷却装置の操作量と操作時間差を算出するので、エンジンの発熱量の変動に応じた冷却を行うことができ、温度管理の応答性と温度管理の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第1の実施形態のエンジンベンチの概略構成を示す図
【図２】第1の実施形態におけるモデルの説明図
【図３】温度制御装置の説明図
【図４】エンジンベンチの作用を示す図
【図５】第２の実施形態のエンジンベンチの概略構成を示す図
【図６】第２の実施形態におけるモデルの説明図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って、本発明に係るエンジンベンチの好ましい実施形態について説明する。図１は本実施の形態のエンジンベンチの概略構成図である。
【００２１】
同図に示すエンジンベンチ１０は、試験対象であるエンジン１２の性能を測定・評価する装置であり、主としてダイナモメータ２０、エンジン・ダイナモ制御部３０、運転管理部４０、冷却装置６０、温度制御装置７０で構成される。
【００２２】
エンジン１２は、保持機構を介して架台１４に固定される。エンジン１２の内部には燃焼室（不図示）が設けられ、この燃焼室に吸気管（不図示）から吸引された空気が供給され、燃焼された後、排気管（不図示）から排気される。吸気管には、スロットル（不図示）が設けられ、このスロットルによって空気の流入量が調節される。一方、排気管には触媒装着部（不図示）が設けられ、この触媒装着部に装着された触媒によって排ガスが浄化される。
【００２３】
エンジン１２は、その出力軸がシャフト２２を介してダイナモメータ２０に接続される。シャフト２２は、メインシャフトなどの複数の軸部材を連結して構成されており、その連結部分にはユニバーサルジョイントが介在される。また、エンジン１２とダイナモメータ２０との間には中間軸受２４が設けられており、この中間軸受２４にシャフト２２が回動自在に支持される。シャフト２２にはトルクメータ２６が取り付けられ、このトルクメータ２６でシャフト２２のトルクが測定される。なお、本実施の形態は、トルクメータ２６でトルクを測定するようにしたが、これに限定するものではなく、たとえばダイナモメータ２０の出力からトルクを検出してもよい。また、この他にクラッチ、変速機、各種の連結手段等を目的に応じて挿入してもよく、さらにはトルク以外のエンジン１２の状態、たとえば排ガスの温度などを測定してもよい。
【００２４】
ダイナモメータ２０は、エンジン１２に所定の負荷トルクを与える装置であり、電流・電圧を可変させることで負荷トルクを設定できるようになっている。ダイナモメータ２０としては、低慣性ダイナモメータを用いることが好ましく、低慣性ダイナモを用いることにより、低速回転から高速回転までの急激な回転数の変化に応じた安定した出力が得られる。
【００２５】
上述したエンジン１２とダイナモメータ２０はエンジン・ダイナモ制御部３０に接続されている。エンジン・ダイナモ制御部３０は、エンジン１２に対して、スロットル開度や点火進角等の制御パラメータを与えてエンジン１２を駆動制御する機能を備えている。このエンジン駆動制御機能は通常、ＥＣＵもしくはＥＣＵにバイパス回路を付加したエンジン制御回路で実現される。ＥＣＵの代わりに仮想ＥＣＵと称するＤＳＰ（Digital Signal Processor）で実現してもよい。このエンジン・ダイナモ制御部３０によってエンジン１２に制御パラメータ（たとえばスロットル開度）が与えられる。これにより、エンジン１２が回転し、その回転がシャフト２２を介してダイナモメータ２０に伝達される。なお、エンジン・ダイナモ制御部３０から与えられる制御パラメータとしては、回転数、スロットル開度の他、燃料注入量、空気注入量、燃料と空気の混合比、点火時間（ガソリンエンジンの場合）、燃料噴射制御方法（ジーゼルエンジンの場合）など様々なパラメータがある。
【００２６】
また、エンジン・ダイナモ制御部３０は、ダイナモメータ２０に印加する電流・電圧を可変制御する機能を備えており、電流・電圧を可変制御することによってダイナモメータ２０に接続されたエンジン１２の負荷トルクが制御される。なお、本実施の形態では、エンジン・ダイナモ制御部３０として説明したが、エンジン制御部とダイナモ制御部とに分けてもよい。
【００２７】
エンジン・ダイナモ制御部３０は、運転管理部４０に接続されている。運転管理部４０は、運転パターンとモデル５０（図２参照）に基づいてエンジン・ダイナモ制御部３０に制御信号を出力する手段であり、主として記憶部４２、実行部４４、測定部４６、システム制御部４８を備えている。
【００２８】
記憶部４２には、運転パターンとモデル５０が予め入力されている。運転パターンは、エンジン１２の運転計画（試験計画）を示すものであり、たとえばエンジン１２を搭載した車両の速度と時間の関係をパターンとして示され、具体的には１０・１５モードやＪＣ０８モードに対応したパターンが示されている。一方、モデル５０は、任意の入力と出力に介在する関係（伝達特性）を式、グラフ等で表現したものであり、エンジン１２の動作を仮想したものが予め記憶部４２に記憶される。モデル５０の種類や形式は特に限定するものではないが、運転パターンに示された情報から少なくともエンジン１２の回転数とアクセルの開度を出力できるものを用いる必要があり、たとえば図２に示すように、ドライバーモデル５２、エンジンモデル５４、車両モデル５６が組み合わされて用いられる。同図においてドライバーモデル５２は、ドライバーの動作を仮想したモデルであり、運転パターンからの情報と、後述の車両モデル５６の出力である車両速度とを入力値とし、車両のアクセル開度を出力値としている。エンジンモデル５４は、エンジン１２の動作を仮想したモデルであり、ドライバーモデル５２からのアクセル開度と、車両モデル５６からのトルクとを入力値とし、エンジン１２の回転数を出力値としている。このエンジンモデル５４としては、定常状態（パラメータの値を一定時間、一定値に安定させた状態、たとえばパラメータをステップ状に変化させた試験の状態）を仮想したものや、過渡状態（パラメータを時間的に連続的に変化させた状態）を仮想したものが適宜選択される。車両モデル５６は、エンジン１２が搭載される車両の動作を仮想したモデルであり、エンジンモデル５４からのアクセル開度を入力値とし、エンジン１２にかかるトルクと車両の速度とを出力値としている。これらのモデル５２、５４、５６を組み合わせてシミュレーションを実行することにより、アクセル開度、エンジン１２の回転数、トルク、車両速度の予測値を求めることができる。なお、本実施の形態は、予め作成されたモデルを使用する例で説明するが、試験によって得られたデータからモデルを作成したり、作成されたモデルをデータで検証し、修正したりしてもよい。
【００２９】
実行部４４は、モデル５０を用いてシミュレーションを実行する部分であり、運転パターンに示された状態となるようにシミュレーションが実行され、各パラメータが出力される。図２に示す出力値のうち、エンジン１２の回転数とトルクはエンジン・ダイナモ制御部３０に指令値として出力され、この出力値に従ってエンジン１２とダイナモメータ２０が制御される。また、アクセル開度と回転数は、後述の温度制御装置７０に出力され、この出力値に基づいて冷却装置５０が制御される。
【００３０】
図１に示す測定部４６は、測定値を示すデータに対して各種の信号処理を行う手段であり、エンジン・ダイナモ制御部３０やトルクメータ２６等からエンジン１２の動作状態を示すデータが入力されると、これらのデータに対してノイズ除去や各種演算などの信号処理を行う。
【００３１】
システム制御部４８は各種の制御を行う手段であり、計測内容の各種条件を設定（定義）する機能を備え、たとえばアクセル開度、燃料噴射時期、点火進角、噴射時間、ＶＶＴ、ＥＧＲなどの制御パラメータや、吸気温度、排気温度、燃料注入量、空気注入量、ＮОＸ密度、ＨＣ密度、ＣО濃度、ＣО２濃度、燃料消費量、水温などの計測パラメータについて、その入出力の有無や入出力の範囲などを設定することができる。また、使用頻度の高い設定条件が予め標準アクションとして登録されており、たとえば矩形波状に入力条件を変化させたり、ステップ状に徐々に入力条件を変化させたりする設定が予め登録されている。作業者はこれらの標準アクションのなかから選択することによって、計測条件を簡単に設定することができる。また、システム制御部４８は、予め設定された標準アクションの他、自由にシーケンスを作成できる機能を備えている。シーケンスの作成手段は特に限定するものではないが、たとえば、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）のｍ−ｆｉｌｅやＳｉｍｕｌｉｎｋ（登録商標）を使用することにより作成される。このようにシーケンスを作成することによって、作業者がシミュレーションの条件を自在に設定することができる。なお、定義の際の入力設定では、実験計画法（ＤОＥ）や中心複合計画（ＣＣＦ）に基づいて設定することが好ましい。その際、出力値により応答曲面が十分に得られるように設定することが好ましい。また、定義の際の操作はキーボードや複数の操作ボタンなどから成る操作部５９を用いて行われ、定義された条件は、記憶部４２に記憶される。
【００３２】
さらに、システム制御部４８は、計測を実行させる機能を備えており、定義された条件（またはシーケンス）に基づいて計測を実行させるように構成される。なお、システム制御部４８は、境界エラー（たとえばノッキングや失火など）の境界値を自動で探索する自動探索機能を備えていてもよい。また、システム制御部４８に解析装置を接続し、この解析装置によってパラメータの測定値の最適点を策定し、ＥＣＵマップを作成するようにしてもよい。その際、最適点の策定方法は特に限定するものではなく、たとえば最小二乗法を用いて応答曲面を作成して最適点を策定するとよい。
【００３３】
上述した運転管理部４０には、表示部５８が接続される。表示部５８には、メモリ（不図示）に格納されている各種データ、各種仮想モデル、各種演算結果、各種シミュレーション結果が表示される。また、表示部５８には、複数のデータの関係グラフ、軌跡、度数分布表、標準偏差グラフなど、様々な画像が表示される。この表示部５８にシミュレーションの結果をグラフ化して表示することにより、ロバスト性のチェックを行うことができる。なお、表示部５８は、データ、マップ、グラフなど複数のものを同一画面に同時に表示するようにしてもよい。
【００３４】
ところで、上述したエンジン１２は、その周囲がジャケット（不図示）で覆われており、ジャケットの内部を冷却水が流れることによってエンジン１２が冷却されるように構成されている。また、エンジン１２の内部にはポンプ（不図示）が設けられており、このポンプを駆動することによってジャケット内の冷却水を循環させることができる。ポンプは通常、エンジン１２の回転数に応じて吐出量が変動し、エンジン１２の回転数が増加するに伴って吐出量が増加するようになっている。
【００３５】
エンジン１２には冷却装置６０が接続されており、この冷却装置６０からエンジン１２に冷却水（二次冷媒）が供給される。冷却装置６０の構成は特に限定するものではないが、たとえば冷却水を工業用水（一次冷媒）で冷却する熱交換器６２を備え、この熱交換器６２とエンジン１２とが冷却水配管６４によって接続される。冷却水配管６４のうちエンジン１２の出口近傍には、センサ６５が配設されており、このセンサ６５によって、エンジン１２から流出した直後の冷却水の温度が測定される。センサ６５は後述のバルブコントローラ６９に接続されており、センサ６５の測定値がバルブコントローラ６９に出力される。
【００３６】
熱交換器６２には工業用水配管６６が接続されており、この工業用水配管６６を介して工業用水が熱交換器６２に供給される。工業用水配管６６にはバルブ６８が配設されており、このバルブ６８によって工業用水の流量が調節される。バルブ６８はバルブコントローラ６９に接続されており、このバルブコントローラ６９によってバルブ６８の開度が調節される。バルブコントローラ６９は、前述のセンサ６５の測定値が設定温度になるように、バルブ６８のＰＩＤ制御を行っている。
【００３７】
このように構成された冷却装置６０によれば、熱交換器６２内で冷却水が工業用水によって冷却される。そして、冷却された冷却水がエンジン１２内のジャケットに供給されることによって、エンジン１２が冷却される。その際、バルブコントローラ６９がバルブ６８をＰＩＤ制御するので、エンジン１２の出口での冷却水の温度を略一定に保つことができる。
【００３８】
バルブコントローラ６９は、温度制御装置７０に接続されている。温度制御装置７０は、バルブ６８の操作量（すなわち開度の指令値）と操作時間差（すなわちバルブ６８の開度を変更するタイミング）を求め、それに応じてバルブコントローラ６９に制御信号を出力する装置であり、操作量算出部７２と、時間差算出部７４を備えている。
【００３９】
操作量算出部７２は、エンジン１２の発熱量を推定してバルブ６８の操作量を求める手段であり、図３に示す発熱量マップ７６と操作量マップ７８が予め入力されている。発熱量マップ７６は、エンジン１２の回転数、エンジン１２の発熱量、アクセル開度の関係を示すマップであり、エンジン１２の回転数とアクセル開度を入力することによって、エンジン１２の発熱量を求めることができる。一方、操作量マップ７８は、エンジン１２の発熱量と、その発熱量に釣り合う冷却量にするためのバルブ６８の操作量との関係を示すマップであり、エンジン１２の発熱量が入力されることによって、適切なバルブ６８の操作量（開度）が出力される。
【００４０】
操作量算出部７２には、図１に示した運転管理部４０からシミュレーション結果の一部が入力される。具体的には、エンジン１２の発熱量の算出に必要なパラメータ（たとえばアクセル開度やエンジン１２の回転数などのデータ）が入力される。操作量算出部７２は、入力されたパラメータ（アクセル開度、エンジン１２の回転数）と発熱量マップ７６に基づいてエンジン１２の発熱量を算出し、さらに、その発熱量と操作量マップ７８に基づいてバルブ６８の操作量を算出する。そして、この操作量を指令値としてバルブコントローラ６９に出力する。これにより、シミュレーションの結果に基づいた精度の良いバルブ６８の制御を行うことができる。
【００４１】
時間差算出部７４は、バルブ６８を操作するのに適切なタイミングを演算する手段であり、エンジン１２、ダイナモメータ２０が操作されるタイミングに対して、バルブ６８を操作するタイミングをどのくらい早くするか（すなわち操作時間差ΔＴ）を求める。具体的には、まず、冷却水が熱交換器６２からエンジン１２に移動するまでの移動時間ｔ１を求める。移動時間ｔ１は、エンジン１２の出口から熱交換器６２の入口までの冷却水配管６２内の冷却水体積をＶとし、冷却水流量をＱとした際、Ｖ／Ｑとして求めることができる。次に、求めた移動時間ｔ１に、バルブ６８の応答遅れ時間ｔ２を加算し、操作時間差Δｔ（＝ｔ１＋ｔ２）を求める。応答遅れ時間ｔ２とは、バルブ６８が制御信号を受けてから応答するまでの時間であり、バルブ６８の特性により予め決定される。なお、本実施の形態では、冷却装置６０によるエンジン１２の冷却とエンジン１２の発熱とが時間的にずれる要因のうち、最も影響が大きいと思われる二つの要因（移動時間ｔ１と応答遅れ時間ｔ２）によって操作時間差Δｔを求めるようにしたが、これに限定するものではなく、他の要因も含めて操作時間差Δｔを求めてもよい。たとえばエンジン１２の回転数が変化してから実際に温度が上昇するまでの時間や、冷却水がエンジン１２に達してからエンジン１２の温度が実際に低下するまでの時間、熱交換器６２内で工業用水と冷却水が実際に熱交換するのに必要な時間などによって、操作時間差Δｔを求めてもよい。
【００４２】
温度制御装置７０は、上記の如く求めた操作時間差Δｔとバルブ操作量とに基づいて、バルブコントローラ６９に制御信号を出力する。これにより、エンジン・ダイナモ制御部３０よりもバルブ６８が操作時間差Δｔだけ早く作動するとともに、操作時間差Δｔだけ早い時刻でのエンジン１２の発熱量に対応した冷却量となるようにバルブ６８の開度が調節される。以下、上記の如くバルブ６８をエンジン・ダイナモ制御部３０よりも先に制御することを先読み制御という。
【００４３】
温度制御装置７０は、運転パターンが大きく変わる際にのみ先読み制御を行う。すなわち、運転パターンが大きく変わり、エンジン１２の発熱量が大きく変化する際、それをシミュレーション結果から読み取り、読み取った際にバルブ６８を操作時間差Δｔの分だけエンジンダイナモ制御部３０よりも先に操作し、バルブ６８の開度を調節する。そして、その後はバルブコントローラ６９によるＰＩＤ制御を行う。
【００４４】
なお、温度制御装置７０は、常に先読み制御を行い、先読み制御とＰＩＤ制御とを併用してもよい。この場合、算出したバルブ操作量と実際のバルブ開度を比較し、その差が所定範囲内の場合にＰＩＤ制御を優先し、所定範囲を超えた場合に先読み制御を優先させるとよい。また、温度制御装置７０は、バルブ６８の操作を早める代わりに、エンジン・ダイナモ制御部３０の制御タイミングを相対的に遅らせてもよい。
【００４５】
次に上記の如く構成されたエンジンベンチ１０の作用について図４に従って説明する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）はそれぞれ、運転パターンが大きく変化する際のエンジン１２の発熱量、工業用水の流量、エンジン１２の温度を示している。図４（Ｂ）、図４（Ｃ）において実線は本実施の形態の例（すなわち冷却装置６０がエンジン１２やダイナモメータ２０よりも早く制御された例）であり、点線は従来装置の比較例（すなわち冷却装置６０が単なるＰＩＤ制御のみで制御された例）である。
【００４６】
この試験では、運転パターンが時刻ｂ、ｄで変更されている。このため、図４（Ａ）に示すように、エンジン１２の発熱量は時刻ｂで大きく増加し、時刻ｄで大きく減少している。
【００４７】
図４（Ｂ）に点線で示す比較例の場合、工業用水の流量は、時刻ｂの直後に増加してピークを迎え、時刻ｄの直後に減少してピークを迎えている。これは、発熱量の変化に伴ってバルブ６８がＰＩＤ制御されるためである。しかし、このようにＰＩＤ制御を行っても、エンジン１２が実際に冷却されるまで時間がかかるため、エンジン１２の温度変化を十分に抑えることができない。その結果、図４（Ｃ）に点線で示すように、エンジン１２の温度は時刻ｂの直後、時刻ｄの直後に大きく変化している。
【００４８】
これに対して、本実施例は図４（Ｂ）に実線で示すように、時刻ｂ、ｄよりも早い時刻ａ、ｃでバルブ６８の操作が開始され、工業用水の流量が増加している。この時刻ａ、ｃは、時刻ｂ、ｄよりも操作時間差Δｔだけ早い時刻に設定されている。また、時刻ａ、ｃでのバルブ６８の操作量は、時刻ｂ、ｄでのエンジン１２の発熱量をシミュレートすることによって求められており、時刻ｂ、ｄでのエンジン１２の発熱量の変化に対応する分だけ、時刻ａ、ｃにおいて冷却量を変化させている。その結果、時刻ｂ、ｄでは、エンジン１２の発熱量の増減と、冷却装置６０による冷却量の増減が略釣り合うことになる。したがって、エンジン１２の温度は、図４（Ｃ）に実線で示すように、時刻ｂ、ｄでも大きな変化が見られない。
【００４９】
このように本実施の形態によれば、エンジン１２やダイナモメータ２０の制御よりも、操作時間差Δｔだけ早く、バルブ６８を操作するようにしたので、エンジン１２の発熱量が増減するタイミングとエンジン１２が冷却されるタイミングを合わせることができ、エンジン１２の温度変化を抑制することができる。
【００５０】
特に本実施の形態では、シミュレーション結果に基づいて求めたエンジン１２の発熱量に応じてバルブ６８の開度を制御しているので、エンジン１２の発熱量と冷却装置６０による冷却量を正確に合わせることができ、エンジン１２の温度変化を極力抑制することができる。すなわち、バルブ６８の開度を単に早めただけでは、バルブ６８の開度が不適切になり、かえってエンジン１２の温度変化が生じるおそれがあるが、本実施の形態のように、シミュレーション結果に基づいてバルブ６８の開度を制御することによって、エンジン１２の温度変化を確実に抑制することができる。
【００５１】
さらに本実施の形態によれば、エンジン１２を常に所望の温度に管理することができるので、過渡特性の試験を行うことができる。すなわち、従来の場合には、エンジン１２が安定した温度になるまで待ってからの定常試験しかできなかったが、本実施の形態の場合には、エンジン１２が常に所望の温度になるので、定常状態になるまで待つ必要がなく、過渡特性の試験を行うことができる。過渡特性の試験を行う場合、エンジン１２の温度勾配を示す運転パターンを入力しておき、その温度勾配になるように冷却装置６０の操作量と操作時間差を決定するとよい。その際、エンジン１２の比熱容量に基づいて操作量と操作時間差を補正するようにするとよい。
【００５２】
なお、上述した実施の形態において、温度制御装置７０は、一般の定常試験と同程度の精度を得るため、エンジン１２の温度変化を所定範囲（たとえば±１℃、好ましくは±0.5℃）内に収めるべく制御することが好ましく、所定範囲を超えた場合には警告手段によって警告を発することが好ましい。警告は、画面への表示や警報音などによって作業者に直接的に知らせる方法のほか、所定範囲を超えたデータに警告情報を付すことによって作業者に間接的に知らせる方法が考えられる。さらに間接的な方法の場合には、警告情報の付いたデータを自動的に省いて演算したり、警告情報の付いたデータの演算結果を（表示色を変えるなど）別表示にしたりすることが好ましい。なお、警告情報が全くない場合には信頼性が高いことを示す表示を別途行うようにしてもよい。さらに、警告を発した後に、操作時間差Δｔの算出式やバルブ操作量の算出式を自動的に補正してもよい。
【００５３】
図５は、第２の実施形態のエンジンベンチ８０の概略構成図である。なお、図１の第1の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
第２の実施形態のエンジンベンチ８０は、第1の実施形態の温度制御装置７０がなく、その機能が運転管理部８２に設けられている。すなわち、運転管理部８２において、バルブ６８の適正な操作量（開度）と操作時間差を求め、バルブコントローラ６９に出力するようになっている。これを具体的に説明すると、記憶部４２には、図６に示すモデル８４が記憶されている。モデル８４は、ドライバーモデル５２、エンジンモデル５４、車両モデル５６の他に、熱交換器モデル８６が設けられている。熱交換器モデル８６は、冷却装置６０の動作を仮想したモデルであり、たとえばエンジンモデル５４の出力値であるエンジン１２の発熱量と、冷却装置６０の操作情報（操作量と操作時間差）、予め入力された冷却装置６０の特性値（たとえば冷却水配管６４の長さやバルブ６８の応答遅れ時間等）と、工業用水の情報（温度や流量）を入力値とし、エンジン１２の温度を出力値としている。熱交換器モデル８６とエンジンモデル５４は時間項を有するものが用いられる。このような熱交換器モデル８６とエンジンモデル５４を含むエンジン周辺部モデルを用いてシミュレーションを行うことによって、エンジン１２の発熱と冷却装置６０による冷却とを含めた形で、エンジン１２の温度の時間変化を正確に予測することができる。したがって、冷却装置６０の操作量と操作時間差Δｔを正確に求めることができる。
【００５５】
図５に示した運転管理部８２の実行部４４は、上述の熱交換器モデル８６を有するモデル８４を用いてシミュレーションを実行し、バルブ６８の操作量と操作時間差Δｔを求める。そして、求めた操作量と操作時間差Δｔに基づいて、バルブコントローラ６９に制御信号を出力し、バルブ６８を適切に制御する。上記の如く求めた操作時間差ΔＴは、制御の時間遅れが考慮されているので、熱交換器６２によるエンジン１２の冷却とエンジン１２の発熱とを時間的に一致させることができ、エンジン１２の温度変化を極力抑制することができる。
【００５６】
このように第２の実施形態によれば、熱交換器モデル８６を有するモデル８４を用いてシミュレーションを実行し、バルブ６８の操作量と操作時間差を求め、バルブ６８を操作するので、エンジン１２の発熱に応じた冷却を行うことができ、エンジン１２を所望の温度に管理することができる。
【００５７】
さらに、上述した実施の形態によれば、エンジン１２の温度を考慮したシミュレーションを実行することができ、エンジン１２の温度変化を対応した適合マップ等を作成することができる。
【００５８】
なお、上述した第１、第２の実施形態は、工業用水によって冷却水を冷却し、この冷却水によってエンジン１２を外側から冷却するようにしたが、エンジン１２を冷却する冷却装置６０の構成はこれに限定するものではなく、エンジン１２を外側あるいは内側から冷却する様々な態様が可能である。たとえば、エンジン１２を一次冷媒（工業用水や冷水）によって直接冷却するとともにその流量を操作する態様も可能である。この場合にも、運転パターンとモデルに基づいてエンジン１２の発熱量の変動を予測し、その発熱量の変動に応じた冷却装置の操作量と操作時間差を算出し、算出結果に基づいて冷却装置を操作することによって、試験中のエンジン１２の温度を精度良く制御することができる。
【００５９】
また、エンジン１２の内側をエンジンオイルによって冷却する冷却装置を本発明に適用してもよい。この場合、エンジンオイルを循環させるオイルポンプの操作量と操作時間差を上述した実施の形態の如く制御すればよい。すなわち、運転パターンとモデルに基づいてエンジン１２の発熱量の変動を予測し、それに応じたオイルポンプの操作量と操作時間差を算出し、算出結果に基づいてオイルポンプを操作すればよく、これによって、試験中のエンジン１２の温度を精度良く制御することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  エンジンベンチ
１２  エンジン
２０  ダイナモメータ
３０  エンジン・ダイナモ制御部
４０  運転管理部
４２  記憶部
４４  実行部
５０  モデル
５２  ドライバーモデル
５４  エンジンモデル
５６  車両モデル
６０  冷却装置
６２  熱交換器
６８  バルブ
６９  バルブコントローラ
７０  温度制御装置
７２  操作量算出部
７４  時間差算出部
７６  発熱量マップ
７８  操作量マップ
【図１】
2011127904.tif 000003
【図２】
2011127904.tif 000004
【図３】
2011127904.tif 000005
【図４】
2011127904.tif 000006
【図５】
2011127904.tif 000007
【図６】
2011127904.tif 000008