(57)【要約】【課題】試験時間を短縮できること。【解決手段】エンジン試験システムは、ブローバイ流量と、吸気圧力と、吸気温度と、最大燃焼圧力と、予め設定されたエンジンの諸元値と、に基づいて、吸気バルブの目標とする適性バルブ開度を算出する開度設定手段を備える。開度設定手段は、適性バルブ開度よりも大きな第１バルブ開度を設定すると共に、吸気バルブを第１バブル開度にした場合の最大燃焼圧力の単位時間当たりの変化量に基づいて、エンジンの最大燃焼圧力が、目標として設定された最大燃焼圧力に到達するときの到達時間を予測し、予測した到達時間に基づいて吸気バルブのバルブ開度を適性バルブ開度に戻すための戻し時間を算出する。バルブ制御手段は、第１バルブ開度に吸気バルブを制御した後、算出された戻し時間に吸気バルブを適性バルブ開度に戻す制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気量を調整する吸気バルブと、
前記エンジンのブローバイ流量を検出する流量検出手段と、
前記エンジンの吸気圧力を検出する圧力検出手段と、
前記エンジンの吸気温度を検出する温度検出手段と、
前記エンジンの気筒の最大燃焼圧力を算出する燃焼圧算出手段と、
前記吸気バルブを制御するバルブ制御手段と、を備える前記エンジンを試験するエンジン試験システムであって、
前記流量検出手段により検出されたブローバイ流量と、前記圧力検出手段により検出された吸気圧力と、前記温度検出手段により検出された吸気温度と、前記燃焼圧算出手段により算出された最大燃焼圧力と、予め設定された前記エンジンの諸元値と、に基づいて、  前記吸気バルブの目標とする適性バルブ開度を算出する開度設定手段を備え、
前記開度設定手段は、前記算出した適性バルブ開度よりも大きな第１バルブ開度を設定すると共に、前記吸気バルブを第１バブル開度にした場合の前記最大燃焼圧力の単位時間当たりの変化量に基づいて、前記エンジンの最大燃焼圧力が、目標として設定された最大燃焼圧力に到達するときの到達時間を予測し、該予測した到達時間に基づいて前記吸気バルブのバルブ開度を前記適性バルブ開度に戻すための戻し時間を算出し、
前記バルブ制御手段は、前記開度設定手段により設定された第１バルブ開度に前記吸気バルブを制御した後、前記算出された戻し時間に前記吸気バルブを前記適性バルブ開度に戻す制御を行う
ことを特徴とするエンジン試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを試験するエンジン試験システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの雰囲気条件を再現するエンジン試験システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１７−５０５９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンをモータリングで実働させてエンジン試験を行った場合に、吸気圧力の制御バルブの応答ゲインを調整するのに時間がかかり、試験時間が長時間となる虞がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、試験時間を短縮できるエンジン試験システムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
エンジンの吸気量を調整する吸気バルブと、
前記エンジンのブローバイ流量を検出する流量検出手段と、
前記エンジンの吸気圧力を検出する圧力検出手段と、
前記エンジンの吸気温度を検出する温度検出手段と、
前記エンジンの気筒の最大燃焼圧力を算出する燃焼圧算出手段と、
前記吸気バルブを制御するバルブ制御手段と、を備える前記エンジンを試験するエンジン試験システムであって、
前記流量検出手段により検出されたブローバイ流量と、前記圧力検出手段により検出された吸気圧力と、前記温度検出手段により検出された吸気温度と、前記燃焼圧算出手段により算出された最大燃焼圧力と、予め設定された前記エンジンの諸元値と、に基づいて、  前記吸気バルブの目標とする適性バルブ開度を算出する開度設定手段を備え、
前記開度設定手段は、前記算出した適性バルブ開度よりも大きな第１バルブ開度を設定すると共に、前記吸気バルブを第１バブル開度にした場合の前記最大燃焼圧力の単位時間当たりの変化量に基づいて、前記エンジンの最大燃焼圧力が、目標として設定された最大燃焼圧力に到達するときの到達時間を予測し、該予測した到達時間に基づいて前記吸気バルブのバルブ開度を前記適性バルブ開度に戻すための戻し時間を算出し、
前記バルブ制御手段は、前記開度設定手段により設定された第１バルブ開度に前記吸気バルブを制御した後、前記算出された戻し時間に前記吸気バルブを前記適性バルブ開度に戻す制御を行う
ことを特徴とするエンジン試験システム
である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、試験時間を短縮できるエンジン試験システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン試験システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）最大燃焼圧力の時間変化を示す図である。（ｂ）バルブ開度の時間変化を示す図である。
【図３】（ａ）最大燃焼圧力の時間変化を示す図である。（ｂ）バルブ開度の時間変化を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るエンジン試験方法のフローを示すフローチャートである。
【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実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン試験システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態に係るエンジン試験システム１は、エンジン２０をモータリングにより模擬的に実働させる実働模擬モータリング法により、エンジン２０のテストを行うものである。
【００１０】
本実施形態に係るエンジン試験システム１は、動力部２と、トルクメータ３と、吸気圧センサ４と、吸気温センサ５と、燃焼圧センサ６と、燃焼圧解析部７と、圧縮機８と、流量制御バルブ９と、流量センサ１０と、開度演算部１１と、バルブ制御部１２と、を備えている。
【００１１】
動力部２は、シャフト及びトランスミッションを介して、エンジン２０の駆動軸に連結されている。動力部２は、エンジン２０の駆動軸を回転させる。トルクメータ３は、動力部２とシャフトとの間に設けられており、シャフトのトルクを検出する。
【００１２】
吸気圧センサ４は、圧力検出手段の一具体例である。吸気圧センサ４は、圧縮機８からエンジン２０の吸気部に供給される作動ガスの吸気圧力を検出する。吸気圧センサ４は、検出した作動ガスの吸気圧力を開度演算部１１に出力する。
【００１３】
吸気温センサ５は、温度検出手段の一具体例である。吸気温センサ５は、圧縮機８からエンジン２０の吸気部に供給される作動ガスの吸気温度を検出する。吸気温センサ５は、検出した作動ガスの吸気温度を開度演算部１１に出力する。
【００１４】
燃焼圧センサ６は、エンジン２０の各気筒にそれぞれ取付けられている。各燃焼圧センサ６は、エンジン２０の気筒内の燃焼圧力を検出し、検出した燃焼圧力を燃焼圧解析部７に出力する。
【００１５】
燃焼圧解析部７は、燃焼圧算出手段の一具体例である。燃焼圧解析部７は、燃焼圧センサ６からの燃焼圧力を解析し、気筒内の最大燃焼圧力を算出する。燃焼圧解析部７は、算出した最大燃焼圧力を開度演算部１１に出力する。
【００１６】
圧縮機８は、加圧した作動ガスを生成し、生成した作動ガスをエンジン２０の吸気部に対し供給する。
【００１７】
流量制御バルブ９は、吸気バルブの一具体例である。流量制御バルブ９は、モータなどのアクチュエータを用いてバルブの開度を調整し、圧縮機８からエンジン２０の吸気部に供給される作動ガスの流量を制御する。
【００１８】
流量センサ１０は、流量検出手段の一具体例である。流量センサ１０は、エンジン２０のクランクケース内に流れ込むブローバイガス（吹き抜け）の流量（以下、ブローバイ流量）を検出する。流量センサ１０は、検出したブローバイ流量を開度演算部１１に出力する。流量センサ１０は、エンジン２０のＰＣＶ（シリンダヘッドカバー）に取付けられている。
【００１９】
開度演算部１１は、開度設定手段の一具体例である。開度演算部１１は、流量制御バルブ９のバルブ開度を算出し、バルブ制御部１２に出力する。開度演算部１１は、例えば、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１１ａ、ＣＰＵ１１ａによって実行される演算プログラム等や各種のデータを記憶するメモリ１１ｂ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）１１ｃ、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ１１ａ、メモリ１１ｂ及びインターフェイス部１１ｃは、データバスなどを介して相互に接続されている。
【００２０】
バルブ制御部１２は、バルブ制御手段の一具体例である。バルブ制御部１２は、開度演算部１１からのバルブ開度に応じて、流量制御バルブ９の開度を決めるバルブ開度指令を生成する。バルブ制御部１２は、生成したバルブ開度指令を流量制御バルブ９に送信することで、流量制御バルブ９のバルブ開度を制御する。
【００２１】
開度演算部１１は、流量センサ１０からのブローバイ流量と、吸気圧センサ４からの吸気圧力と、吸気温センサ５からの吸気温度と、燃焼圧解析部７からの最大燃焼圧力と、予め設定されたエンジン２０の諸元値と、に基づいて、流量制御バルブ９の最適なバルブ開度である適性バルブ開度を算出する。
【００２２】
エンジン諸元値は、例えば、エンジン圧縮比、ポリトロープ指数、試験時の大気圧、修正係数などである。修正係数は、予測吸気圧力を実吸気圧力に近づけるための補正値であり、体積効率の補正係数である。エンジン諸元値は、例えば、入力装置などを介して、開度演算部１１に入力される。入力装置は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどを含む端末である。
【００２３】
ここで、適性バブル開度θ（ｎ）の算出方法について、詳細に説明する。
開度演算部１１には、初期値として、エンジン圧縮比ε、ポリトロープ指数ｎ、修正係数α、及び試験時の大気圧力Ｐａｂｓが入力装置を介して、入力される。
【００２４】
燃焼圧解析部７は、吸気圧センサ４により検出された吸気圧力が大気圧力のときの、気筒内の最大燃焼圧力Ｐｍａｘ１を算出する。燃焼圧解析部７は、吸気圧センサ４により検出された吸気圧力が任意圧力（試験条件の圧力）のときの、気筒内の最大燃焼圧力Ｐｍａｘ（ｎ）を算出する。
【００２５】
開度演算部１１は、入力された試験時の大気圧力Ｐａｂｓと、吸気温センサ５により検出された吸気温度Ｔｎ２と、流量センサ１０により検出されたブローバイ流量Ｑｂ１と、に基づいて、（１）式を用いて、ブローバイ流量Ｑｂ１′を算出する。
【数１】
2019184285.tif 000003
【００２６】
開度演算部１１は、入力されたエンジン圧縮比ε、ポリトロープ指数ｎ及び試験時の大気圧力Ｐａｂｓと、上記燃焼圧解析部７により算出された最大燃焼圧力Ｐｍａｘ１と、吸気圧センサ４により検出された吸気圧力Ｐｉｎ１と、に基づき、（２）式を用いて、基準体積効率ηｖを算出する。
【数２】
2019184285.tif 000004
【００２７】
開度演算部１１は、入力された試験時の大気圧力Ｐａｂｓと、吸気温センサ５により検出された吸気温度Ｔｎ２と、流量センサ１０により検出されたブローバイ流量Ｑｂ２と、に基づいて、（３）式を用いて、ブローバイ流量Ｑｂ２′を算出する。
【数３】
2019184285.tif 000005
【００２８】
開度演算部１１は、上記算出した基準体積効率ηｖと、初期入力値として入力されたエンジン圧縮比ε、ポリトロープ指数ｎ、修正係数α、及び試験時の大気圧力Ｐａｂｓと、燃焼圧解析部７により算出されたＰｍａｘ（ｎ）と、に基づき、（４）式を用いて吸気圧力Ｐｉｎ（ｎ）を算出する。
【数４】
2019184285.tif 000006
【００２９】
開度演算部１１は、上記算出した吸気圧力Ｐｉｎ（ｎ）と、上記燃焼圧解析部７により算出されたＰｍａｘ（ｎ）と、に基づき、（５）式を用いて、ブローバイ流量Ｑｂ（ｎ）を算出する。
【数５】
2019184285.tif 000007
【００３０】
開度演算部１１は、上記算出したブローバイ流量Ｑｂ（ｎ）と、吸気温センサ５により検出された吸気温度Ｔｎ２と、に基づいて、（６）式を用いて、ブローバイ流量Ｑｂ′（ｎ）を算出する。
【数６】
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【００３１】
開度演算部１１は、上記算出したブローバイ流量Ｑｂ′（ｎ）と、吸気圧センサ４により検出された吸気圧力Ｐｎ２と、吸気温センサ５により検出された吸気温度Ｔｎ２と、に基づき、（７）式を用いて、Ｃｖ（ｎ）を算出する。
【数７】
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【００３２】
開度演算部１１は、上記算出したＣｖ（ｎ）に基づき、（８）式を用いて、適性バルブ開度θ（ｎ）を算出する。
【数８】
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【００３３】
ところで、従来、上述の実働模擬モータリング法を用いてエンジンの試験を行う際に、流量制御バルブの応答が遅く、吸気圧力の昇圧及び適性バルブ開度を探索するための調整時間が掛かるという問題が生じていた。
【００３４】
これに対し、本実施形態に係るエンジン試験システム１において、開度演算部１１は、算出した適性バルブ開度よりも大きな第１バルブ開度を設定する。そして、開度演算部１１は、流量制御バルブ９を第１バブル開度にした場合の最大燃焼圧力の単位時間当たりの変化量に基づいて、エンジン２０の最大燃焼圧力が目標として設定された最大燃焼圧力（以下、目標最大燃焼圧力）に到達するときの到達時間を予測する。さらに、開度演算部１１は、予測した到達時間に基づいて流量制御バルブ９のバルブ開度を適性バルブ開度に戻すための戻し時間を算出する。バルブ制御部１２は、開度演算部１１により設定された第１バルブ開度に吸気バルブを制御した後、算出された戻し時間に流量制御バルブ９を適性バルブ開度に戻す制御を行う。
【００３５】
このように、通常の適性バルブ開度で、エンジン２０の最大燃焼圧力が目標最大燃焼圧力を超えた後に、流量制御バルブ９のバルブ開度を調整するのではなく、適性バルブ開度よりも大きな第１バルブ開度で、最大燃焼圧力が目標最大燃焼圧力に到達するタイミングを事前に予測して適性バルブ開度に戻す調整を行う。このため、最大燃焼圧力が目標最大燃焼圧力に到達するまでの時間と、最大燃焼圧力が目標最大燃焼圧力を超えた後、目標最大燃焼圧力に戻るまでの時間と、を低減できる。すなわち、流量制御バルブ９の調整時間を短縮でき、試験時間を短縮できる。
【００３６】
開度演算部１１は、例えば、上述のように算出した適性バルブ開度θ１をｎ倍（例えば、３倍）にした第１バルブ開度θ２を算出し、算出した第１バルブ開度θ２をバルブ制御部１２に対し出力する。バルブ制御部１２は、第１バルブ開度θ２に応じたバルブ開度指令を生成し、生成したバルブ開度指令を流量制御バルブ９に送信することで、流量制御バルブ９のバルブ開度を制御する。
【００３７】
次に、吸気バルブを第１バルブ開度θ２から適性バルブ開度θ１に戻す戻し時間の算出方法の一例を説明する。
【００３８】
開度演算部１１は、燃焼圧解析部７からの最大燃焼圧力Ｐｍａｘに基づいて、例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示す如く、単位時間当たりの最大燃焼圧力Ｐｍａｘの上昇傾向（ｔ１及びｔ２間の傾き）から、最大燃焼圧力が目標最大燃料圧力ＰＴに到達する到達時間ｔ４を予測する。
【００３９】
さらに、開度演算部１１は、例えば、予測した到達時間ｔ４と、流量制御バルブ９が開いてから燃焼圧力が変化するまでの遅れ時間と、に基づいて、流量制御バルブ９のバルブ開度を適性バルブ開度θ１に戻すための戻し時間ｔ３を算出する。開度演算部１１は、第１バルブ開度θ２を出力した後、算出した戻し時間ｔ３経過すると、適性バブル開度θ１をバルブ制御部１２に出力する。
【００４０】
バルブ制御部１２は、適性バルブ開度θ１に応じたバルブ開度指令を生成し、生成したバルブ開度指令を流量制御バルブ９に送信することで、流量制御バルブ９のバルブ開度を制御する。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係るエンジン試験システム１によれば、流量制御バルブ９を適性バルブ開度よりも大きな第１バルブ開度を設定することで、最大燃焼圧力の上昇速度を速くすることができる。さらに、その場合に、開度演算部１１は、最大燃焼圧力が目標最大燃焼圧力に到達するまでの時間を予測し、流量制御バルブ９の遅れ時間を考慮して、戻し時間を算出する。したがって、この戻し時間に流量制御バルブ９を適性バルブ開度に戻すことで、流量制御バルブ９が適性バブル開度に安定するまでの安定待ち時間を短縮できる。
【００４２】
図３（ａ）は、本実施形態に係るエンジン試験システムによる最大燃焼圧力、および、従来のエンジン試験システムによる最大燃焼圧力、の変化を比較した図である。図３（ｂ）は本実施形態に係るエンジン試験システムによるバルブ開度、および、従来のエンジン試験システムによるバルブ開度、の変化を比較した図である。
【００４３】
図３（ａ）の実線（１）に示すように、従来のエンジン試験システムにおいては、最大燃焼圧力Ｐｍａｘは目標最大燃料圧力ＰＴを大きく超え、目標最大燃料圧力ＰＴに収束するのに１５分程度かかり時間を要している。また、図３（ｂ）の実線（１）に示すように、従来のエンジン試験システムにおいては、バルブ開度が大きく振動し、適性バルブ開度θ１に収束するのに時間を要している。
【００４４】
一方で、図３（ａ）の点線（２）に示すように、本実施形態に係るエンジン試験システム１において、最大燃焼圧力Ｐｍａｘは目標最大燃料圧力ＰＴに即座に収束し、その収束時間を５分程度に短縮できることが分かる。また、図３（ａ）の点線（２）に示すように、本実施形態に係るエンジン試験システム１において、バルブ開度は初期段階に第１バルブ開度θ２へ大きく変動するが、その後、即座に適性バルブ開度θ１に収束しているのが分かる。
【００４５】
図４は、本実施形態に係るエンジン試験方法のフローを示すフローチャートである。
開度演算部１１に、エンジン諸元値が入力される（ステップＳ１０１）。
【００４６】
開度演算部１１は、流量センサ１０からのブローバイ流量と、吸気圧センサ４からの吸気圧力と、吸気温センサ５からの吸気温度と、燃焼圧解析部７からの最大燃焼圧力と、入力されたエンジン諸元値と、に基づいて、流量制御バルブ９の適性バルブ開度を算出する（ステップＳ１０２）。
【００４７】
開度演算部１１は、算出した適性バルブ開度をｎ倍した第１バルブ開度を算出する（ステップＳ１０３）。
【００４８】
開度演算部１１は、流量制御バルブ９を第１バブル開度にした場合の最大燃焼圧力の単位時間当たりの変化量に基づいて、流量制御バルブ９の戻し時間を算出する（ステップＳ１０４）。
【００４９】
バルブ制御部１２は、開度演算部１１により設定された第１バルブ開度に吸気バルブを制御した後、算出された戻し時間に流量制御バルブ９を適性バルブ開度に戻す制御を行う（ステップＳ１０５）。
【００５０】
以上、本実施形態に係るエンジン試験システム１において、開度演算部１１は、算出した適性バルブ開度よりも大きな第１バルブ開度を設定すると共に、流量制御バルブ９を第１バブル開度にした場合の最大燃焼圧力の単位時間当たりの変化量に基づいて、エンジン２０の最大燃焼圧力が目標最大燃焼圧力に到達するときの到達時間を予測し、予測した到達時間に基づいて流量制御バルブ９のバルブ開度を適性バルブ開度に戻すための戻し時間を算出する。バルブ制御部１２は、開度演算部１１により設定された第１バルブ開度に吸気バルブを制御した後、算出された戻し時間に流量制御バルブ９を適性バルブ開度に戻す制御を行う。これにより、流量制御バルブ９の調整時間を短縮でき、試験時間を短縮できる。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５２】
本発明は、例えば、図４に示す処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００５３】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
【００５４】
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００５５】
１  エンジン試験システム、２  動力部、３  トルクメータ、４  吸気圧センサ、５  吸気温センサ、６  燃焼圧センサ、７  燃焼圧解析部、８  圧縮機、９  流量制御バルブ、１０  流量センサ、１１  開度演算部、１２  バルブ制御部、２０  エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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