(57)【要約】【課題】本発明は、吸収電動機にエンジンを連結してその連結したエンジンの特性を試験するエンジン試験装置に関し、エンジンの冷却について、高速走行を高精度に模擬した試験を行なう。【解決手段】熱媒体の温度を調節する温度調節器３１と、温度調節器３１で温度が調節された熱媒体とエンジン冷却用の冷却水との間で熱交換を行なう熱交換器３０と冷却水を通水させるラジエータ２５と、ラジエータ２５に風を当てるファン２７と、エンジン１０から送り出された冷却水を、ラジエータ２５と熱交換器３０とのうちのラジエータ２５のみを経由させてエンジン１０に戻す第１の冷却水循環路と、ラジエータ２５と熱交換器２７との双方を経由させてエンジン１０に戻す第２の冷却水循環路とを切り替える循環路切替弁３２とを備えた。【選択図】        図２
2005077129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収電動機にエンジンを連結して該エンジンの特性を試験するエンジン試験装置において、
熱媒体の温度を調節する温度調節器と、
前記温度調節器で温度が調節された熱媒体と前記エンジン冷却用の冷却水との間で熱交換を行なう熱交換器とを備えたことを特徴とするエンジン試験装置。
【請求項２】
前記冷却水を通水させるラジエータと、
前記ラジエータに風を当てるファンと、
前記エンジンから送り出された冷却水を、前記ラジエータと前記熱交換器とのうちの前記ラジエータのみを経由させて前記エンジンに戻す第１の冷却水循環路と、前記ラジエータと前記熱交換器との双方を経由させて前記エンジンに戻す第２の冷却水循環路とを切り替える循環路切替弁とを、さらに備えたことを特徴とする請求項１記載のエンジン試験装置。
【請求項３】
前記循環路切替弁を、前記エンジンの回転速度に応じて切り替える循環路切替制御部を備えたことを特徴とする請求項２記載のエンジン試験装置。
【請求項４】
前記循環路切替弁を、前記冷却水の温度に応じて切り替える循環路切替制御部を備えたことを特徴とする請求項２記載のエンジン試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収電動機にエンジンを連結してその連結したエンジンの特性を試験するエンジン試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用ガソリンエンジン等のエンジンの特性試験を行なう場合に、いちいちそのエンジンを搭載した自動車を走らせてエンジンの特性試験を行なうのではなく、ベンチ上で、エンジンの出力軸に吸収電動機を接続し、その吸収電動機で様々な路面や斜面、風圧等の負荷変化を模擬することによりエンジンの特性を試験することが行なわれている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平３−９２３８号公報
【特許文献２】特開平３−８４４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エンジンの特性を精密に試験しようとする場合、エンジンの負荷のみ正確に模擬したのでは足らず、エンジンの温度変化、冷却の度合い等も実際の場面と同じ状態を再現する必要がある。
【０００４】
図６は、エンジンの冷却を考慮した従来のエンジン試験装置の模式図である。
【０００５】
エンジン１０に、プロペラシャフト２１を介して吸収電動機２２が連結されている。この吸収電動機２２は、負荷制御部２３の制御を受けて、エンジン１０からの動力で発電するダイナモとして動作することによりエンジン１０の負荷として作用したり、外部から電力を受けて動力を発生させエンジン１０に向けて動力を伝達するモータとして動作することにより、たとえば下り坂やブレーキをかけた状態を模擬することができるものであり、この吸収電動機で、そのエンジンを実際の自動車に搭載して走行したときの様々な負荷変化を模擬することができる。
【０００６】
また、エンジン１０は、スロット制御部２４の制御に応じた量の燃料の供給を受けて動作する。
【０００７】
このように、エンジン１０と吸収電動機２２をそれぞれスロット制御部２４と負荷制御部２３で制御しながら、動作させることにより、エンジン１０の様々な特性を測定することができる。
【０００８】
エンジン１０の内部にはウォータポンプ１１が配備されており、このウォータポンプ１１により、エンジン１０を冷却するための冷却水がラジエータ２５に向けて送り出され、そのラジエータ２５の内部を通って再びエンジン１０に戻るように循環路２６が形成されている。
【０００９】
このラジエータ２５の前面にはファン２７が配備されており、このファン２７によりラジエータ２５に風が送られる。この風は、自動車走行時にラジエータ２５に当たる風を模擬したものである。
【００１０】
この図６に示す構成の場合、エンジン１０の冷却システムは実際の自動車走行時の冷却システムと同等であり、ファン２７の風量が十分足りている限りにおいては、エンジン１０の冷却についても実際の自動車走行時と同等のものを模擬することができる。
【００１１】
しかしながら、この図６のエンジン試験装置で問題となるのは高速走行時の冷却を模擬できない点にある。ファン２７は、このエンジン試験装置を構成するのに妥当な範囲（寸法、価格等）のファン２７の場合、高々１００ｋｍ／ｈ程度の風を模擬することのできる風量の風を発生させることができるに過ぎず、それを越えた高速走行時のエンジン冷却を正確には模擬することができない。近年は、自動車の走行性能も益々向上し、実験上は２００ｋｍ／ｈ程度の高速走行を模擬することが求められており、これを図６のエンジン試験装置で実現しようとすると高速の風を大量に発生させる大がかりな風洞を準備する必要を生じ、現実的ではない。
【００１２】
図７は、従来の別のエンジン冷却システムを備えたエンジン試験装置の模式図である。
【００１３】
図６のエンジン試験装置の構成要素と同一の構成要素には、図６に付した符号と同一の符号を付して示し、図６のエンジン試験装置との相違点のみについて説明する。
【００１４】
図７のエンジン試験装置の場合、冷却水の循環路２６の先には、温調装置２８が配備されている。
【００１５】
この温調装置２８は、エンジン１０からウォータポンプ１１によって往路２６Ａを経由して送り込まれてきた冷却水を一旦内部に取り込み、その取り込んだ冷却水の温度を調整し、その後、その温度が調整された冷却水を復路２６Ｂを経由してエンジン１０に送り込むように構成したものである。
【００１６】
この温調装置２８による冷却水の温度調節（例えば冷却。場合によっては冷却水を暖める必要を生じる場合もあるが、ここでは冷却することを取り上げて説明する）の能力を十分な能力としておくことにより、冷却水の冷却能力に関しては、実際の自動車走行時における２００ｋｍ／ｈなど、かなりの高速走行状態を模擬することができる。
【００１７】
しかしながら、エンジン１０の冷却に作用するのは冷却水の温度だけではなく、実際の自動車走行を正確に模擬するためには、冷却水の流量や圧力も実際の自動車走行時と同等の状態を実現する必要がある。
【００１８】
ところが、温調装置２８は、エンジン１０から送り込まれてきた冷却水を一旦内部に貯留し適正な温度にまで冷却してからエンジン１０に送り出すものであるため、エンジン１０から温調装置２８に向けて送液される、往路２６Ａにおける冷却水の流量や圧力と、温調装置２８からエンジン１０に向けて送液される、復路２６Ｂにおける冷却水の流量および圧力は、特に制御を行なわない場合、相互に同一とは限らず、このままでは実際の自動車走行時と同等の状態を実現することはできない。
【００１９】
図７のエンジン試験装置において冷却水の温度のみでなく冷却水の流量や圧力まで含めて実際の自動車走行時と同等の状態を実現しようとすると、温調装置２８の内部に、冷却水の温度のみでなく流量や圧力をも調整することのできる設備を組み込むとともに、エンジン１０から温調装置２８に向けて送液される、往路２６Ａにおける冷却水の流量や圧力と、温調装置２８からエンジン１０に向けて送液される、復路２６Ｂにおける冷却水の流量や圧力が相互に同一の流量や圧力となるように制御する必要があり、このような設備を持った温調装置を用意するのは、図６のエンジン試験装置において風洞を用意するのと同程度に極めて困難であり、実現性に乏しいという問題がある。
【００２０】
このため、従来、高速走行を模擬する場合、例えば図７と同様のエンジン試験装置であるが温調装置２８には冷却水の温度調節のみを担わせ、流量や圧力は実際の高速走行時とは大きな誤差のあることを承知の上で、エンジンの特性を試験して、実際の高速走行時の特性を推定するという手法が採られており、高速走行を高精度に模擬した試験の実現が待たれていた。
【００２１】
ちなみに、図６のエンジン試験装置の場合は、ラジエータ２５は冷却水が単に通過してエンジン１０に戻るだけであるため、ラジエータ２５内での圧力の低下分を無視すれば、冷却水の流量や圧力に関しては循環路２６の往路２６Ａと復路２６Ｂとで同一であり、また、ラジエータ２５内での圧力低下に関しても、実際の自動車の冷却システムにおける圧力低下と同一であり、したがって冷却水の流量と圧力の問題は生じない。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑み、高速走行を高精度に模擬した試験を行なうことのできるエンジン試験装置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】
【００２３】
上記目的を達成する本発明のエンジン試験装置は、吸収電動機にエンジンを連結してそのエンジンの特性を試験するエンジン試験装置において、
熱媒体の温度を調節する温度調節器と、
温度調節器で温度が調節された熱媒体とエンジン冷却用の冷却水との間で熱交換を行なう熱交換器とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明のエンジン試験装置は、上記の熱交換器を備えたものであるため、エンジンから送り出された冷却水は、その熱交換器を単に通過してエンジンに戻るだけであり、冷却水の流量や圧力に関しては、図６の従来例の場合と同様、図６に示すエンジン１０のウォータポンプ１１が支配し、流量や圧力を別途調整する設備は不要である。また、本発明のエンジン試験装置の場合、熱交換器で冷却水との間で熱交換を行なう熱媒体の温度を調節する温度調節器を備えており、この温度調節器は、図７の従来例における温調装置２８の場合と異なり、流量や圧力を高精度に制御する設備は特には不要であり、温度調節器は熱媒体の温度の調節に専念する設備であればよく、例えば２００ｋｍ／ｈ程度の実際の高速走行を模擬するレベルの温度調節を容易に行なうことができる。
【００２５】
ここで、本発明のエンジン試験装置において、
冷却水を通水させるラジエータと、
ラジエータに風を当てるファンと、
エンジンから送り出された冷却水を、ラジエータと熱交換器とのうちのラジエータのみを経由させてエンジンに戻す第１の冷却水循環路と、ラジエータと熱交換器との双方を経由させてエンジンに戻す第２の冷却水循環路とを切り替える循環路切替弁とを、さらに備えることが好ましい。
【００２６】
例えば１００ｋｍ／ｈ以下の低速の走行を模擬する場合は、図６に示す、ラジエータ２５とファン２７を備えたエンジン試験装置が、実際の自動車の構造に極めて近く、エンジンの冷却に関しても極めて高精度の模擬を行なうことができる。したがって上記のように、さらにラジエータとファンを備え、冷却水循環路を切り替えることができるように構成すると、低速の走行を模擬した試験のときは図６に示す高精度の冷却システムと同一の冷却システムを構成し、図６の冷却システムでは対処できない高速走行を模擬するときには、ラジエータとファンを使用しつつ、それでは足りない分のみ補助的に、温度調節器と熱交換器を作用させることにより、高速走行時においても、温度調節器と熱交換器のみ使用する（ラジエータとファンは使用しない）冷却システムを構成するよりも高精度の冷却システムを構成することができる。
【００２７】
ここで、上記のラジエータとファンを備えた場合に、上記循環路切替弁をエンジンの回転速度に応じて切り替える循環路切替制御部を備えることが好ましいが、上記循環路切替弁を、エンジンの回転速度に代え冷却水の温度に応じて切り替える循環路切替制御部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上、説明したように、本発明によれば、エンジンの冷却に関しても高速走行を高精度に模擬することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３０】
図１は、本発明のエンジン試験装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【００３１】
前述した図６，図７の従来例と同一の構成要素には、図６，図７に付した符号と同一の符号を付して示し、相違点のみについて説明する。
【００３２】
エンジン１０のウォータポンプ１１から送り出された冷却水は、往路２６Ａを経由して熱交換器３０に達し、その熱交換器３０の内部を経由し、さらに復路２６Ｂを経由してエンジン１０に戻る。したがってこの循環路２６を通る冷却水の流量や圧力は、ウォータポンプ１１により支配される。したがって、この図１のエンジン試験装置の場合、冷却水の流量や圧力は、実際の走行時と同じ状態を再現することができる。
【００３３】
また、温度調節器３１は、熱媒体（例えば冷却水と同等の水、あるいはフロン等の冷媒）を所望の温度に調節する役割りを担っており、この温度調節器３１から送り出された熱媒体は、熱媒体循環路３８のうちの往路３８Ａを通って熱交換器３０に入り、エンジン１０から熱交換器３０に送り込まれてきた冷却水との間で熱交換を行ない、熱媒体循環路３８の復路３８Ｂを通って温度調節器３１に戻る。この温度調節器３１は、熱媒体の温度調節に専念すればよく、この温度調節器３１に、例えば２００ｋｍ／ｈ等の高速走行に対応したレベルの温度調節能力を持たせることは容易に実現できる。
【００３４】
したがって、図１のエンジン試験装置の場合、低速走行から２００ｋｍ／ｈ程度の高速走行の全領域について、冷却水の温度、流量、および圧力の全てについて、実際の走行時と同一の状態を模擬し、エンジンの特性を高精度に測定することができる。
【００３５】
図２は、本発明のエンジン試験装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【００３６】
前述した、図６，図７の従来例、および図１の第１実施形態と同一の構成要素には、それらの図に付した符号と同一の符号を付して示し、特に図１の第１実施形態との相違点について説明する。
【００３７】
この図２に示すエンジン試験装置には、実際に自動車を走行させる時の車速に相当する値（エンジン１０等は試験室等に据え置かれたままであって走行する訳ではないが、ここではこれも車速と称することとする）を検出する車速検出センサ３３が備えられている。この車速検出センサ３３は、直接的にはプロペラシャフト２１の回転速度が検出され、その回転速度が車速に換算される。
【００３８】
この車速検出センサ３３では検出された車速の情報は循環路切替制御部３４に入力され、循環路切替制御部３４は、その入力されてきた車速に応じて、循環路切替弁３２を以下のように切り替える。
【００３９】
すなわち、ファン２７でその車速に応じた風量の風をラジエータ２５に送ることができるレベルの車速の場合は、エンジン１０から送り出された冷却水が、ラジエータ２５を経由し、循環路切替弁３２を経由してそのままエンジン１０に戻るように循環路切替弁３２が切り替えられ、車速が、ファン２７でその車速に応じた風量の風をラジエータ２５に送ることができない程度に高速の時は、循環路切替弁３２は、エンジンから送り出された冷却水が、ラジエータ２５を通り、循環路切替弁３２を通ってさらに熱交換器３０を通り、その後エンジン１０に戻るように循環路切替弁３２が切り替えられる。温度調節器３１は、熱媒体を常に所望の温度に冷却して熱交換器３０に送り込んでいて、冷却水が熱交換器３０に送られてくるとその冷却水を直ちに冷却開始できるようにスタンバイされている。
【００４０】
このように構成すると、低速走行時も高速走行時も、エンジン１０から送り出された冷却水は、循環路を経由してそのままエンジン１０に戻ることになり、冷却水の流量や圧力はウォータポンプ１１が支配することになる。したがって冷却水の流量や圧力は、実際の走行時のものを高精度に模擬することができる。尚、高速走行時の場合、冷却水は熱交換器３０を余計に通る分、それに応じた圧力低下を生じるが、その圧力低下は、必要な精度の特性試験を行なう上で許容誤差範囲内である。
【００４１】
また、低速走行時は、冷却水の温度についても、ラジエータ２５とファン２７とによる、実際の自動車の冷却システムと同一の冷却システムであり、極めて高精度に模擬することができる。
【００４２】
高速走行時を模擬する場合は、ラジエータ２５と熱交換器３０との双方で実際の走行時と同等の冷却が行なわれる。高速走行時を模擬する場合、熱交換器３０のみで冷却することも考えられるが、ラジエータ２５に風を当てる冷却システムの方が実際の自動車の冷却システムに適合したものであり、ラジエータ２５に風を当てることによる冷却のみでは足りない分のみ熱交換器３０を補助的に使用して冷却することにより、熱交換器３０のみで冷却する場合と比べ、実際の自動車の冷却システムの振舞いを一層高精度に模擬することができる。
【００４３】
図３は、図２のエンジン試験装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００４４】
ここで、エンジンは、直線的に、途中で車速１００ｋｍ／ｈに相当する回転数を越えて回転数が上昇している（図３（ａ））。尚、この車速（回転数）の変化はモデル的に一例を示したに過ぎず、エンジンの回転数はその試験方法に応じてダイナミックに変化する。
【００４５】
ここでは、車速１００ｋｍ／ｈで循環路切替弁３２が切り替えられ、車速１００ｋｍ／ｈ以上では熱交換器３０による冷却が併用される。したがって、図３（ｂ）に示すように、冷却水の温度は、車速１００ｋｍ／ｈを越えた後、上昇し過ぎないレベルに押えられる。図３（ｂ）の破線は、仮に熱交換器３０を併用しないでラジエータ２５のみで冷却しようとした場合を示しており、ファン２７の風量が足りないため冷却水の温度が異常に上昇し続けることとなる。図３（ｃ）に示すようにファン２７の風量は、車速１００ｋｍ／ｈ相当の風量までしか発生することができず、それ以上の車速となっても車速１００ｋｍ／ｈ相当の風量のままである。
【００４６】
循環路切替弁３２は、図３（ｄ）に示すように、車速１００ｋｍ／ｈまでは閉（ラジエータ２５とエンジン１０とを直結する）であり、１００ｋｍ／ｈを越えると開（ラジエータ２５と熱交換器３０との間の冷却水経路をつなげる）となる。
【００４７】
熱交換器３０は、図３（ｅ）に示すように、車速１００ｋｍ／ｈまではＯＦＦ（冷却水が送り込まれず、したがって熱交換が行なわれない状態）にあり、車速１００ｋｍ／ｈを越えるとＯＮ（冷却水と熱媒体との間で熱交換が行なわれる状態）となる。
【００４８】
温度調節器３１は、図３（ｆ）に示すように、低速運転のときを含め常に熱媒体を冷却するＯＮ状態にあり、１００ｋｍ／ｈを越えた場合にいつでも対処できるようにスタンバイしている。
【００４９】
図４は、本発明のエンジン試験装置の第３実施形態を示すブロック図である。
【００５０】
図２に示す第２実施形態のエンジン試験装置の要素と同一の要素には図２に付した符号と同一の符号を付して示し、図２の第２実施形態のエンジン試験装置との相違点にのみについて説明する。
【００５１】
図４に示すエンジン試験装置には、図２に示すエンジン試験装置に備えられている車速検出センサ３３は備えられておらず、それに代わり、冷却水の温度を検出する温度センサ３５が備えられている。それに対応して、循環路切替制御部３６は、温度センサ３５で検出された冷却水の温度に応じ、温度が所定温度以下のときは、冷却水循環路を、ラジエータ２５とエンジン１０を直結するように切り替え、所定温度以上のときは、冷却水循環路を、ラジエータ２５を通過した冷却水がさらに熱交換器３０に送り込まれように切り替える。
【００５２】
熱交換器３０および温度調節器３１は、ラジエータ２５およびファン２７では冷却能力が不足するときの補助であり、したがって、循環路切替弁３２を、車速に応じて切り替えるのではなく、冷却水の温度がラジエータ２５およびファン２７のみで十分冷却できているか否かを示す冷却水温度に応じて切り替えてもよい。
【００５３】
図５は、図４のエンジン試験装置の動作のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【００５４】
ここでは、図５（ａ）に示すように、エンジンは、高速走行に対応するある回転数まで上昇しその後はその回転数を維持している（定速で定速走行を行なっている）例が示されている。
【００５５】
このとき、図５（ｂ）に示すように、ファン２７の風量を最大に上げてラジエータ２５に風を当て続けても、ファン２７の風量が不足しているため、冷却水温は図５（ｂ）に示すように除々に上昇し、熱交換器を併用すべき温度に達すると、循環路切替制御部３６により循環路切替弁３２が熱交換器３０を併用する側に切り替えられる（図５（ｄ））。ちなみに、図５（ｂ）の破線は、図３（ｂ）の場合と同様、仮に熱交換器３０を併用せずに、ラジエータ２５とファン２７のみにより冷却を行なった場合の冷却水の温度変化を示している。
【００５６】
循環路切替弁３２が熱交換器３０を併用する側に切り替えられると、熱交換器３０も冷却水の冷却を担うことになる（図５（ｅ））。
【００５７】
温度調節器３１自体は、熱交換器３０が使用される前から、熱媒体を冷却し、スタンバイしている（図５（ｆ））。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のエンジン試験装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明のエンジン試験装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図３】図２のエンジン試験装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明のエンジン試験装置の第３実施形態を示すブロック図である。
【図５】図４のエンジン試験装置の動作のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図６】エンジンの冷却を考慮した従来のエンジン試験装置の模式図である。
【図７】従来の別のエンジン冷却システムを備えたエンジン試験装置の模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０    エンジン
１１    ウォータポンプ
２１    プロペラシャフト
２２    吸収電動機
２３    負荷制御部
２４    スロット制御部
２５    ラジエータ
２６    循環路
２７    ファン
３０    熱交換器
３１    温度調節器
３２    循環路切替弁
３３    車速検出センサ
３４，３６    循環路切替制御部
３５    温度センサ
【図１】
2005077129.tif 000003
【図２】
2005077129.tif 000004
【図３】
2005077129.tif 000005
【図４】
2005077129.tif 000006
【図５】
2005077129.tif 000007
【図６】
2005077129.tif 000008
【図７】
2005077129.tif 000009