JP2014101768A - エンジン冷却水温調装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン回転速度が急変する際、エンジン冷却水の流量の変化に引きずられてエンジン出口冷却水温度が大きく変動することを防ぎ、エンジン出口冷却水温度の安定を保つエンジン冷却水温調装置及び方法を提供すること。
【解決手段】エンジン冷却水温調装置１０は、エンジン冷却水が第２管路６２から第１管路６１の方向に流れるバイパス管路６３と、第２管路６２とバイパス管路６３との交点に設けられたバイパス流量調整三方弁５２と、を備え、エンジン回転速度の変化が所定の範囲以上であると判断され、かつ変化が上昇である場合に、変化に応じてバイパス流量調整三方弁５２の開度を制御してバイパス流量を増加させ、エンジン回転速度の変化が所定の範囲以上であると判断され、かつ変化が下降である場合に、変化に応じてバイパス流量調整三方弁５２の開度を制御してバイパス流量を減少させ、エンジン出口冷却水温度が大きく変動することを防ぐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン冷却水温調装置及び方法に関する。

従来より、開発されたエンジンの性能を試験するために、エンジン試験装置が用いられている。図４は、従来のエンジン試験装置８０における冷却水温調装置９０によるエンジンの冷却を示すブロック図である。図４が示すように、エンジン６０の出力軸はダイナモメータ７０に接続され、エンジンの性能が測定・評価される。エンジン試験装置８０における冷却水温調装置９０は、試験されるエンジン６０を冷却するために、ヒータ２２と熱交換器２１（冷却媒体用流量計３１と冷却媒体用電動弁３２とにより冷却媒体の流量を制御）とによりエンジン冷却水の温度を制御する。そして、冷却水温調装置９０は、冷却媒体流量制御部２６により温度制御したエンジン冷却水を、エンジン内のポンプにより第１管路６１を介してエンジン６０に送り、エンジン６０から第２管路６２を介して循環させ、エンジンを冷却し、出口温度計測部２５によりエンジン出口の冷却水の温度であるエンジン出口冷却水温度を計測する。

このようなエンジン試験装置におけるエンジンを、速やかに冷却するためのエンジン冷却装置を開示する特許文献１が知られている。特許文献１に開示されたエンジン冷却装置は、ラジエータとエンジンとを、２つの管路によって接続してラジエータとエンジンとの間にエンジン冷却水が流れるようにしたエンジン冷却装置において、両管路をバイパス管路で接続すると共に、バイパス管路にバイパス制御弁を備え、さらに、両管路のうちのいずれか一方の管路に、バイパス管路よりもラジエータ側に別の冷却制御弁を設け、両制御弁を背反的に開閉制御する。
すなわち、このエンジン冷却装置において、管路に設けられた冷却制御弁が開かれ、バイパス管路に設けられたバイパス制御弁が閉じられて、ラジエータから冷たいエンジン冷却水がエンジンに供給されてエンジンは冷却され、通常の冷却時においては、バイパス制御弁のみが開かれ、冷却制御弁は閉じられることにより、エンジン冷却水はバイパス管路とエンジンとの間を循環する。そして、エンジンからのエンジン冷却水の温度が設定値よりも高くなっていることが検出されると、バイパス制御弁が閉じられ、冷却制御弁が開かれ、冷却制御弁によってエンジン側への流入を制止されていたエンジン冷却水（循環していたエンジン冷却水よりも温度の低いエンジン冷却水）が、エンジン側に流れ込み、エンジンを速やかに冷却する。

実開平６−１２７２０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、エンジン冷却水の温度に基づいてエンジンを速やかに冷却する技術であって、エンジンの回転が急激に変化する場合に発生するエンジン出口冷却水温度の変化を改善する技術ではない。
例えば、図５において示すように、エンジン回転速度が急激に増加すると、エンジン内のポンプ（図示せず）はエンジン回転速度の変化に応じてエンジン冷却水の流量を急激に増加させる。エンジン冷却水の流量が急激に増加すると、エンジン冷却水とエンジン６０との熱交換が行われても流量が急増しているのでエンジン冷却水の温度は流量が増加する前の様には上昇しない。その結果、エンジン出口でのエンジン冷却水の温度が急激に下降する。そして、冷却水温調装置９０は、エンジン出口での冷却水の温度を目標温度に保つために、エンジン入口でのエンジン冷却水の温度を上昇させ、その結果、エンジン出口冷却水温度も上昇し、エンジン回転速度が増加する前の温度に戻る。このように、エンジン回転速度が急激に変化すると、エンジン出口のエンジン冷却水の温度が急激に変化する。

そこで、エンジン冷却水温調装置において、エンジン回転速度が急変する際、エンジン冷却水の流量の変化に引きずられてエンジン出口冷却水温度が大きく変動することを防ぎ、エンジン出口冷却水温度の安定を保つ装置が求められている。

本発明は、エンジン回転速度が急変する際、エンジン冷却水の流量の変化に引きずられてエンジン出口冷却水温度が大きく変動することを防ぎ、エンジン出口冷却水温度の安定を保つエンジン冷却水温調装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。
（１） エンジン回転速度を計測する手段を有するエンジン試験装置によって試験されるエンジンにおいて、当該エンジンを冷却するために前記エンジン回転速度に応じた流量のエンジン冷却水をエンジン内のポンプにより循環させるエンジン冷却水温調装置であって、前記エンジン冷却水が本装置から前記エンジンの方向に流れる第１管路と、前記エンジン冷却水が前記エンジンから本装置の方向に流れる第２管路と、前記エンジン冷却水が前記第２管路から前記第１管路の方向に流れるバイパス管路と、前記バイパス管路に流れる前記エンジン冷却水の流量であるバイパス流量を調整するためのバイパス流量調整弁と、前記エンジンの回転速度を受信する回転速度受信部と、前記回転速度受信部によって受信された前記エンジン回転速度の変化を検出する回転速度変化検出部と、前記回転速度変化検出部によって検出された前記変化が所定の範囲以上であるか否かを判断する回転速度変化判断部と、前記回転速度変化判断部によって前記エンジン回転速度の変化が所定の範囲以上であると判断された場合に、前記変化に応じて前記バイパス流量調整弁の開度を制御して前記バイパス流量を制御する流量制御部と、を備えるエンジン冷却水温調装置。

（１）の構成によれば、本発明に係るエンジン冷却水温調装置は、エンジン冷却水が第２管路から第１管路の方向に流れるバイパス管路と、バイパス流量を制御するためのバイパス流量調整弁と、回転速度受信部とを備え、受信されたエンジン回転速度の変化を検出し、検出した変化が所定の範囲以上であるか否かを判断し、変化が所定の範囲以上であると判断した場合に、変化に応じてバイパス流量調整弁の開度を制御してバイパス流量を制御し、エンジン出口冷却水温度の変化が小さくなるようにする。

すなわち、エンジン冷却水温調装置は、エンジン回転速度に応じた流量のエンジン冷却水をエンジン内のポンプにより循環させていて、エンジン回転速度が急激に変化した場合、エンジン冷却水の流量も急激に変化する。その結果、エンジン冷却水のエンジン出口冷却水温度が急激に変化するので、エンジン冷却水温調装置は、エンジン回転速度の変化に応じてバイパス流量を増減させて、エンジン出口冷却水温度の変化が小さくなるようにする。
したがって、エンジン冷却水温調装置は、エンジン回転速度が急変する際、エンジン冷却水の流量の変化に引きずられてエンジン出口冷却水温度が大きく変動することを防ぎ、エンジン出口冷却水温度の安定を保つことができる。

（２） 前記バイパス流量調整弁は、前記第２管路と前記バイパス管路との交点に設けられた三方弁である（１）に記載のエンジン冷却水温調装置。

したがって、エンジン冷却水温調装置は、エンジン回転速度が急変する際、エンジン冷却水の流量の変化に引きずられてエンジン出口冷却水温度が大きく変動することを三方弁で効率よく防ぎ、エンジン出口冷却水温度の安定をさらによく保つことができる。

（３） （１）に記載のエンジン冷却水温調装置が実行する方法であって、前記回転速度受信部が、前記エンジンの回転速度を受信する回転速度受信ステップと、前記回転速度変化検出部が、前記回転速度受信ステップによって受信された前記エンジン回転速度の変化を検出する回転速度変化検出ステップと、前記回転速度変化判断部が、前記回転速度変化検出ステップによって検出された前記変化が所定の範囲以上であるか否かを判断する回転速度変化判断ステップと、前記流量制御部が、前記回転速度変化判断ステップによって前記エンジン回転速度の変化が所定の範囲以上であると判断された場合に、前記変化に応じて前記バイパス流量調整弁の開度を制御して前記バイパス流量を制御する流量制御ステップと、を備える方法。

したがって、（３）に係る方法は、（１）と同様に、エンジン回転速度が急変する際、エンジン冷却水の流量の変化に引きずられてエンジン出口冷却水温度が大きく変動することを防ぎ、エンジン出口冷却水温度の安定を保つことができる。

本発明によれば、エンジン回転速度が急変する際、エンジン冷却水の流量の変化に引きずられてエンジン出口冷却水温度が大きく変動することを防ぎ、エンジン出口冷却水温度の安定を保つエンジン冷却水温調装置及び方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン冷却水温調装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るエンジン冷却水温調装置の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るエンジン冷却水温調装置による冷却水の温度の経過を示す図である。 従来のエンジン試験装置における冷却水温調装置によるエンジンの冷却を示すブロック図である。 従来の冷却水温調装置による冷却水の温度の経過を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン冷却水温調装置１０の構成を示すブロック図である。エンジン冷却水温調装置１０は、第１管路６１と、第２管路６２と、バイパス管路６３と、バイパス流量調整弁としてバイパス流量調整三方弁５２と、回転速度受信部１２と、回転速度変化検出部１３と、回転速度変化判断部１４と、流量制御部１５とを備える。以下、各部について詳述する。

第１管路６１は、エンジン６０を冷却するためのエンジン冷却水がエンジン内のポンプにより本装置からエンジン６０の方向に流れる管路である。第２管路６２は、エンジン６０を冷却した後のエンジン冷却水がエンジン６０からエンジン内のポンプにより本装置の方向に流れる管路である。
エンジン冷却水温調装置１０は、エンジン６０の回転速度を計測するエンジン回転速度計測部８４を有するエンジン試験装置８０によって試験されるエンジン６０において、エンジン６０を冷却するためにエンジン回転速度に応じた流量のエンジン冷却水をエンジン内のポンプにより循環させる。

バイパス管路６３は、エンジン冷却水が第２管路６２から第１管路６１の方向に流れるように設けられた管路である。
バイパス流量調整三方弁５２は、バイパス管路６３に流れるエンジン冷却水の流量であるバイパス流量を調整する。具体的には、バイパス流量調整三方弁５２は、第２管路６２とバイパス管路６３との交点に設けられた三方弁である。すなわち、バイパス流量調整三方弁５２は、エンジン６０から第２管路６２を流れるエンジン冷却水の流路を、バイパス管路６３を流れる流路と、そのまま第２管路６２を流れる流路とに分け、それぞれの流量を弁の開度によって調整する。例えば、バイパス流量調整三方弁５２の開度を増加させると、バイパス管路６３を流れる流量が増加すると共に、第２管路６２を流れる流量が減少し、バイパス流量調整三方弁５２の開度を減少させると、バイパス管路６３を流れる流量が減少すると共に、第２管路６２を流れる流量が増加する。

回転速度受信部１２は、エンジンの回転速度を受信する。具体的には、回転速度受信部１２は、エンジン試験装置８０のエンジン回転速度計測部８４によって計測されたエンジン回転速度を受信する。

回転速度変化検出部１３は、回転速度受信部１２によって受信されたエンジン回転速度の変化を検出する。具体的には、回転速度変化検出部１３は、回転速度受信部１２によって一定時間ごと（例えば、１秒ごと）に受信されたエンジン回転速度を記憶部１１（例えば、メモリ）に記憶させる。そして、今回記憶させたエンジン回転速度と前回記憶させたエンジン回転速度との差を算出し、算出した差が、一定の値以上である場合に、変化があったことを検出する。

回転速度変化判断部１４は、回転速度変化検出部１３によって検出された変化が所定の範囲以上であるか否かを判断する。具体的には、回転速度変化判断部１４は、回転速度変化検出部１３によって検出された変化に基づいて、記憶部１１に記憶されたエンジン回転速度について、所定の時間（例えば、現時点から１０秒前まで）における変化の平均値を算出し、算出した平均値が所定の範囲以上であるか否かを判断する。すなわち、回転速度変化判断部１４は、エンジン回転速度が急激に変化したか否かを判断する。

流量制御部１５は、回転速度変化判断部１４によってエンジン回転速度の変化が所定の範囲以上であると判断された場合に、変化に応じてバイパス流量調整三方弁５２の開度を制御してバイパス流量を制御する。
具体的には、流量制御部１５は、回転速度変化判断部１４によってエンジン回転速度の変化が所定の範囲以上であると判断され、かつ変化が下降である場合（エンジン回転速度が急激に下降した場合）に、バイパスの流量を計測するバイパス流量計５１の計測値に基づいて、変化に応じてバイパス流量調整三方弁５２の開度を制御してバイパス流量を減少させる。
また、流量制御部１５は、回転速度変化判断部１４によってエンジン回転速度の変化が所定の範囲以上であると判断され、かつ変化が上昇である場合（エンジン回転速度が急激に上昇した場合）に、バイパス流量計５１の計測値に基づいて、変化に応じてバイパス流量調整三方弁５２の開度を制御してバイパス流量を増加させる。
このようにして、流量制御部１５は、バイパス流量を調整して、エンジン出口冷却水温度の変化が小さくなるようにする。

エンジン冷却水温調装置１０は、例えば、エンジン回転速度が急激に増加すると、エンジン回転速度に対応して増加した流量のエンジン冷却水を循環させる。エンジン冷却水の流量の増加により、エンジン冷却水とエンジン６０との熱交換が行われてもエンジン冷却水の温度は流量が増加する前の様には上昇しないので、エンジン冷却水のエンジン出口冷却水温度が急下降するが、エンジン冷却水温調装置１０は、バイパス流量調整三方弁５２の開度を制御して、バイパス流量を増加させる。その結果、エンジン６０と熱交換したエンジン冷却水が第１管路６１に合流して、エンジン冷却水のエンジン入口温度が速やかに上昇し、温度が上昇したエンジン冷却水とエンジン６０との熱交換により、エンジン冷却水のエンジン出口冷却水温度も速やかに上昇し、温度の変化が小さくなる。

図２は、本発明の一実施形態に係るエンジン冷却水温調装置１０の処理内容を示すフローチャートである。エンジン冷却水温調装置１０は、コンピュータ及びその周辺装置が備えるハードウェア並びに該ハードウェアを制御するソフトウェアによって構成され、以下の処理は、エンジン冷却水温調装置１０の制御部（例えば、ＣＰＵ）が所定のソフトウェアに従い実行する処理である。

ステップＳ１０１において、エンジン冷却水温調装置１０（回転速度受信部１２）は、エンジン回転速度を受信する。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、エンジン試験装置８０のエンジン回転速度計測部８４によって計測された回転速度を一定時間（例えば、１秒）ごとに受信し、記憶部１１に記憶させる。その後、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０２に移す。

ステップＳ１０２において、エンジン冷却水温調装置１０（回転速度変化検出部１３）は、エンジン回転速度が変化したか否かを判断する。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、ステップＳ１０１において記憶部１１に今回記憶されたエンジン回転速度と前回記憶されたエンジン回転速度との差を算出し、算出した差が、一定の値以上であるか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０３に移し、この判断がＮＯの場合、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０７に移す。

ステップＳ１０３において、エンジン冷却水温調装置１０（回転速度変化判断部１４）は、エンジン回転速度の変化が所定の範囲以上か否かを判断する。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、ステップＳ１０２において記憶部１１に記憶されたエンジン回転速度について、所定の時間（例えば、現時点から１０秒前まで）における変化の平均値を算出し、算出した平均値が所定の範囲以上であるか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０４に移し、この判断がＮＯの場合、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０１に移す。

ステップＳ１０４において、エンジン冷却水温調装置１０（流量制御部１５）は、エンジン回転速度の変化が上昇か否かを判断する。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、ステップＳ１０３において算出した平均値が正の値か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０５に移し、この判断がＮＯの場合、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０６に移す。

ステップＳ１０５において、エンジン冷却水温調装置１０（流量制御部１５）は、バイパス流量調整三方弁５２の開度を制御してバイパス流量を増加させる。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、バイパス流量計５１の計測値に基づいて、ステップＳ１０２において検出した変化に応じてバイパス流量調整三方弁５２の開度を制御してバイパス流量を増加させる。その後、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０１に移す。

ステップＳ１０６において、エンジン冷却水温調装置１０（流量制御部１５）は、バイパス流量調整三方弁５２の開度を制御してバイパス流量を減少させる。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、バイパス流量計５１の計測値に基づいて、ステップＳ１０２において検出した変化に応じてバイパス流量調整三方弁５２の開度を制御してバイパス流量を減少させる。その後、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０１に移す。

ステップＳ１０７において、エンジン冷却水温調装置１０（流量制御部１５）は、バイパス流量を初期値に戻す。より具体的には、エンジン冷却水温調装置１０は、バイパス流量計５１の計測値に基づいて、ステップＳ１０５又はステップＳ１０６において増加又は減少させるために制御したバイパス流量調整三方弁５２の開度を初期値に戻す。その後、エンジン冷却水温調装置１０は、処理をステップＳ１０１に移す。

図３は、本発明の一実施形態に係るエンジン冷却水温調装置１０による冷却水の温度制御の経過を示す図である。図３において示すように、エンジン回転速度が急激に増加し、エンジン冷却水の流量が急激に増えても、バイパス管路６３から流入するエンジン冷却水の流量が増加してエンジン入口温度が速やかに上昇するので、エンジン出口での冷却水の温度の変化は、±１℃以内の変化であり、一定の温度に収束する時間も３分から約２分に改善されている。

本実施形態によれば、エンジン冷却水温調装置１０は、エンジン冷却水が第２管路６２から第１管路６１の方向に流れるバイパス管路６３と、第２管路６２とバイパス管路６３との交点に設けられたバイパス流量調整三方弁５２と、を備え、受信されたエンジン回転速度の変化を検出し、検出した変化が所定の範囲以上であるか否かを判断し、変化が所定の範囲以上であると判断した場合に、変化に応じてバイパス流量調整三方弁５２の開度を制御してバイパス流量を制御する。
したがって、エンジン冷却水温調装置１０は、エンジン回転速度が急変する際、エンジン冷却水の流量の変化に引きずられてエンジン出口冷却水温度が大きく変動することを防ぎ、エンジン出口冷却水温度の安定を保つことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。
例えば、実施形態では、バイパス流量調整弁は第２管路６２とバイパス管路６３との交点に設けられたバイパス流量調整三方弁５２としたが、バイパス管路６３に設けた電動弁であってもよい。また、第２管路６２であって第２管路６２とバイパス管路６３との交点からエンジン冷却水温調装置１０までの第２管路６２に設けた電動弁であってもよい。エンジン冷却水温調装置１０は、第２管路６２やバイパス管路６３に設けられたバイパス流量調整弁の開度を制御して、バイパス流量を調整し、エンジン出口冷却水温度が大きく変動することを防ぎ、エンジン出口冷却水温度の安定を保つことができるようにすることができる。

また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１０ エンジン冷却水温調装置
１１ 記憶部
１２ 回転速度受信部
１３ 回転速度変化検出部
１４ 回転速度変化判断部
１５ 流量制御部
４２ 出口温度センサ
５１ バイパス流量計
５２ バイパス流量調整三方弁
６０ エンジン
６１ 第１管路
６２ 第２管路
６３ バイパス管路
７０ ダイナモメータ
８０ エンジン試験装置
８４ エンジン回転速度計測部

Claims (3)

1. エンジン回転速度を計測する手段を有するエンジン試験装置によって試験されるエンジンにおいて、当該エンジンを冷却するために前記エンジン回転速度に応じた流量のエンジン冷却水をエンジン内のポンプにより循環させるエンジン冷却水温調装置であって、
   前記エンジン冷却水が本装置から前記エンジンの方向に流れる第１管路と、
   前記エンジン冷却水が前記エンジンから本装置の方向に流れる第２管路と、
   前記エンジン冷却水が前記第２管路から前記第１管路の方向に流れるバイパス管路と、
   前記バイパス管路に流れる前記エンジン冷却水の流量であるバイパス流量を調整するためのバイパス流量調整弁と、
   前記エンジンの回転速度を受信する回転速度受信部と、
   前記回転速度受信部によって受信された前記エンジン回転速度の変化を検出する回転速度変化検出部と、
   前記回転速度変化検出部によって検出された前記変化が所定の範囲以上であるか否かを判断する回転速度変化判断部と、
   前記回転速度変化判断部によって前記エンジン回転速度の変化が所定の範囲以上であると判断された場合に、前記変化に応じて前記バイパス流量調整弁の開度を制御して前記バイパス流量を制御する流量制御部と、
   を備えるエンジン冷却水温調装置。
2. 前記バイパス流量調整弁は、前記第２管路と前記バイパス管路との交点に設けられた三方弁である請求項１に記載のエンジン冷却水温調装置。
3. 請求項１に記載のエンジン冷却水温調装置が実行する方法であって、
   前記回転速度受信部が、前記エンジンの回転速度を受信する回転速度受信ステップと、
   前記回転速度変化検出部が、前記回転速度受信ステップによって受信された前記エンジン回転速度の変化を検出する回転速度変化検出ステップと、
   前記回転速度変化判断部が、前記回転速度変化検出ステップによって検出された前記変化が所定の範囲以上であるか否かを判断する回転速度変化判断ステップと、
   前記流量制御部が、前記回転速度変化判断ステップによって前記エンジン回転速度の変化が所定の範囲以上であると判断された場合に、前記変化に応じて前記バイパス流量調整弁の開度を制御して前記バイパス流量を制御する流量制御ステップと、
   を備える方法。

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