JP2014130043A - Engine load testing device and control program of engine load testing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine load testing device accurately simulating a characteristic to torque fluctuation in a large engine, and a control program thereof.SOLUTION: An engine load testing device 100 includes a water brake machine 24 applying fluid brake force to a rotator to which turning force from an engine 10 is transmitted, and an air-supply bypass valve 34 or an exhaust bypass valve 36 controlling air-supply or exhaust to and from the engine 10. The engine load testing device 100 controls the water brake machine 24 and the air-supply bypass valve 34 or the exhaust bypass valve 36 according to a set testing condition.

Description

本発明は、機関負荷試験装置及び機関負荷試験装置の制御プログラムに関する。   The present invention relates to an engine load test apparatus and a control program for the engine load test apparatus.

ディーゼル機関等の動力機関に対して、負荷を変更した際の回転数やトルク等の応答性や燃費を測定する機関負荷試験が行われている。例えば、船舶用の大型ディーゼル機関では、実海域においてプロペラが受けるトルク変動を模擬した試験を行うことが望まれる。   Engine load tests have been performed on power engines such as diesel engines to measure responsiveness such as rotational speed and torque and fuel consumption when the load is changed. For example, in a large-sized diesel engine for ships, it is desired to perform a test that simulates torque fluctuation that a propeller receives in an actual sea area.

機関負荷試験の方法として、自動車のエンジン等の小型機関に対して、ダイナモメータを負荷として用いる方法が開示されている（特許文献１）。   As a method for engine load testing, a method using a dynamometer as a load for a small engine such as an automobile engine is disclosed (Patent Document 1).

また、機関負荷試験を行う際の負荷吸収装置として水制動機を用いる方法が知られている。水制動機では、水の量によって負荷を変動させるので、吸収トルクはゆっくりとしか変化させられない。これは、流体を用いた制動機に特有の問題であり、負荷吸収装置として水制動機に加えて、別の原理の負荷吸収装置を用いる方法が開示されている（特許文献２）。具体的には、電気的に負荷を吸収するモータ／ジェネレータを水制動機に付設し、負荷変動の激しい非定常運転に対する試験を可能としている。   Also, a method using a water brake as a load absorbing device when performing an engine load test is known. In the water brake, the load varies with the amount of water, so the absorption torque can be changed only slowly. This is a problem peculiar to a brake using a fluid, and a method using a load absorbing device of another principle in addition to a water brake as a load absorbing device is disclosed (Patent Document 2). Specifically, a motor / generator that absorbs the load electrically is attached to the water brake to enable a test for unsteady operation with a heavy load fluctuation.

また、内燃機関の過渡負荷特性を試験するために、過渡エンジンモデルとしてｎ次回帰モデルを生成し、これを用いてエンジンの過渡試験の時間を短縮する方法が開示されている（特許文献３）。   Moreover, in order to test the transient load characteristics of an internal combustion engine, a method of generating an n-th order regression model as a transient engine model and using this to shorten the time of the engine transient test is disclosed (Patent Document 3). .

特開２０１２−８８１８８号公報JP 2012-88188 A 特開２０１０−２３７１０２号公報JP 2010-237102 A 特開２００５−１９４９７７号公報JP 2005-194777 A

しかしながら、船舶用の大型ディーゼル機関は大出力であり、負荷試験にはダイナモやモータ／ジェネレータ等の電気制動機のみでは対応が不可能である。また、負荷吸収装置として発電機と抵抗器を併用する方法が考えられるが、装置が大掛かりとなる問題がある。   However, large diesel engines for ships have high output, and load tests cannot be handled only by electric brakes such as dynamo and motor / generator. Moreover, although the method of using a generator and a resistor together can be considered as a load absorbing device, there is a problem that the device becomes large.

そこで、本発明は、大型機関におけるトルク変動に対する特性を正確に模擬する機関負荷試験装置及びその制御プログラムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an engine load test apparatus that accurately simulates characteristics with respect to torque fluctuation in a large engine and a control program therefor.

本発明の機関負荷試験装置は、機関に負荷を与えるための機関負荷試験装置であって、前記機関からの回転力が伝達される回転体に流体制動力を与える流体制動機と、前記機関への給気又は前記機関からの排気を制御する気体調節手段と、試験条件を設定する試験条件設定手段と、前記試験条件設定手段において設定された試験条件に従って前記流体制動機及び前記気体調節手段を制御する負荷制御手段とを備える。   An engine load test apparatus according to the present invention is an engine load test apparatus for applying a load to an engine, a fluid brake for applying a fluid braking force to a rotating body to which a rotational force from the engine is transmitted, and the engine Gas adjusting means for controlling the supply of air or exhaust from the engine, test condition setting means for setting test conditions, and the fluid brake and the gas adjusting means according to the test conditions set in the test condition setting means Load control means for controlling.

ここで、前記機関は過給機を備え、前記気体調節手段は、前記過給機から前記機関への給気又は前記機関からの排気を抽気する抽気手段であることが好ましい。例えば、前記抽気手段は、抽気経路に設けた前記給気又は前記排気の量を調節する抽気弁とする。これは、抽気経路により前記機関への給気又は前記機関からの排気を直接的に制御する方法である。より具体的には、給気（掃気）レシーバ又は排気レシーバから抽気を行う給気（掃気）バイパス弁又は排気バイパス弁を備えるようにすればよい。また、前記気体調節手段は、前記過給機の過給力を調整することによって前記機関への給気を間接的に制御する構成としてもよい。例えば、前記過給機に給気スロットル弁又は排気スロットル弁を設けてもよい。給気スロットル弁又は排気スロットル弁によって前記過給機を駆動する流体量を調整し、これによって前記機関への給気を制御する構成とすればよい。また、例えば、前記過給機に給気特性を可変とする可変ノズル（ＶＴＡ：Variable Turbine Area）を設ける構成としてもよい。可変ノズルによって前記過給機の給気量を調整し、これによって前記機関への給気を制御する構成とすればよい。   Here, it is preferable that the engine includes a supercharger, and the gas adjusting unit is a bleeder that bleeds air supplied from the supercharger to the engine or exhausted from the engine. For example, the extraction means is an extraction valve that adjusts the amount of the supply air or the exhaust gas provided in the extraction path. This is a method of directly controlling the supply of air to the engine or the exhaust from the engine by an extraction path. More specifically, an air supply (scavenging) bypass valve or an exhaust bypass valve that performs extraction from an air supply (scavenging) receiver or an exhaust receiver may be provided. The gas adjusting means may be configured to indirectly control the supply of air to the engine by adjusting a supercharging force of the supercharger. For example, an air supply throttle valve or an exhaust throttle valve may be provided in the supercharger. The amount of fluid for driving the supercharger may be adjusted by an air supply throttle valve or an exhaust throttle valve, thereby controlling the supply of air to the engine. Further, for example, a variable nozzle (VTA: Variable Turbine Area) that makes the air supply characteristic variable may be provided in the supercharger. What is necessary is just to set it as the structure which adjusts the air supply amount of the said supercharger with a variable nozzle, and controls the air supply to the said engine by this.

また、前記負荷制御手段は、前記試験条件設定手段において設定された非定常運転の設定に従って前記抽気手段を制御して前記抽気の量を時間的に変動させることが好ましい。機関負荷試験では、比較的長い周期の負荷（出力トルク）の変化のみを有する定常運転と、定常運転に比べて短い周期の負荷の変化を含む非定常運転における試験が行われる。例えば、流体制動機によって追従可能な周期の負荷の変動のみを有する場合を定常運転とし、追従不可能な短い周期の負荷の変動を含む場合を非定常状態とする。   Further, it is preferable that the load control means controls the extraction means in accordance with the setting of the non-steady operation set in the test condition setting means to vary the amount of extraction in time. In the engine load test, a test is performed in a steady operation having only a relatively long cycle load (output torque) change and an unsteady operation including a short cycle load change compared to the steady operation. For example, a case where only a change in a load with a period that can be followed by the fluid brake is a steady operation, and a case where a change in a load with a short period that cannot be followed is included in an unsteady state.

また、前記負荷制御手段は、前記試験条件設定手段において設定された定常運転の設定に従って前記抽気手段を制御して前記抽気を一定量に維持することが好ましい。例えば、抽気手段の開度を一定に制御したり、前記給気レシーバ又は前記排気レシーバからの抽気を停止又は開始しないように制御することによって実現できる。   Moreover, it is preferable that the said load control means controls the said bleeding means according to the setting of the steady operation set in the said test condition setting means, and maintains the said bleed | bleeding to a fixed quantity. For example, it can be realized by controlling the opening degree of the extraction means to be constant, or by controlling the extraction from the supply receiver or the exhaust receiver so as not to stop or start.

また、前記負荷制御手段は、前記流体制動機を制御して制動量を時間的に変化させるとともに、前記制動量の変動周期を前記抽気の量の変動周期よりも長くすることが好ましい。例えば、定常運転とみなされる周期以上の時間での負荷変動を平均化した中心負荷の時間的変動として前記流体制動機により実現すればよい。   Further, it is preferable that the load control means controls the fluid brake to change the braking amount with time, and makes the fluctuation period of the braking amount longer than the fluctuation period of the extraction amount. For example, what is necessary is just to implement | achieve by the said fluid brakes as the time fluctuation of the center load which averaged the load fluctuation in the time more than the period considered as steady operation.

また、前記流体制動機は、内部の流体量を調整する流体量調節手段を備えることが好ましい。例えば、流体を水とする水制動機、流体を油とする油制動機等とすればよいし、水量や油量を調節弁やポンプの回転数制御等で調整すればよい。   Moreover, it is preferable that the fluid brake includes a fluid amount adjusting means for adjusting the amount of fluid inside. For example, a water brake that uses fluid as water, an oil brake that uses fluid as oil, or the like may be used, and the amount of water or oil may be adjusted by controlling the number of revolutions of a control valve or a pump.

また、前記負荷制御手段は、前記試験条件設定手段において設定された前記機関の出力トルクに相当する前記流体制動機及び前記気体調節手段の制御条件を導出し、前記制御条件に応じて前記流体制動機及び前記気体調節手段を制御することが好ましい。例えば、負荷変動量の入力を受けて、定常運転とみなされる周期以上の中心負荷の時間的変動を算出し、中心負荷を再現するように前記流体制動機を制御する。また、中心負荷と実際の負荷との差分を非定常な負荷変動量として算出し、非定常な負荷変動量が再現されるように前記気体調節手段を制御する。   The load control means derives a control condition of the fluid brake and the gas adjusting means corresponding to the output torque of the engine set in the test condition setting means, and the flow regime is determined according to the control condition. It is preferable to control the motive and the gas regulating means. For example, in response to an input of a load fluctuation amount, a temporal fluctuation of a central load that is equal to or longer than a period regarded as a steady operation is calculated, and the fluid brake is controlled to reproduce the central load. Further, the difference between the center load and the actual load is calculated as an unsteady load fluctuation amount, and the gas adjusting means is controlled so that the unsteady load fluctuation amount is reproduced.

また、前記給気又は前記排気の量を検出する抽気量検出手段を備え、前記負荷制御手段は、前記抽気量検出手段における検出結果に応じて前記抽気手段を制御することが好ましい。例えば、前記給気バイパス弁又は前記排気バイパス弁に抽気量を測定するセンサを設け、実際に測定された抽気量が抽気指令で示された抽気量と一致するようにフィードバック制御するものとしてもよい。   It is preferable that an extraction amount detection unit that detects the amount of the supply air or the exhaust gas is provided, and the load control unit controls the extraction unit according to a detection result in the extraction amount detection unit. For example, a sensor for measuring the extraction amount may be provided in the air supply bypass valve or the exhaust bypass valve, and feedback control may be performed so that the actually measured extraction amount coincides with the extraction amount indicated by the extraction command. .

また、前記試験条件設定手段において前記機関の運転条件を設定することが好ましい。   Moreover, it is preferable to set the operating condition of the engine in the test condition setting means.

本発明の機関負荷試験装置の制御プログラムは、コンピュータにより機関に負荷を与えるための機関負荷試験装置を制御するプログラムであって、コンピュータに、試験条件を取得するステップ１と、前記機関の出力トルクを取得するステップ２と、前記出力トルクに相当する気体量を導出するステップ３と、前記機関への給気又は前記機関からの排気から前記気体量分を調整する気体調整手段を制御するステップ４とを実行させる。   A control program for an engine load test apparatus according to the present invention is a program for controlling an engine load test apparatus for applying a load to an engine by a computer, wherein the computer obtains test conditions in step 1, and the output torque of the engine , Step 3 for deriving a gas amount corresponding to the output torque, and step 4 for controlling gas adjusting means for adjusting the amount of gas from the supply air to the engine or the exhaust gas from the engine. And execute.

ここで、前記ステップ１では、前記機関負荷試験装置の定常運転及び非定常運転の試験条件を取得することが好ましい。また、前記ステップ１において非定常運転が設定された場合、前記ステップ２では前記出力トルクの変動量が取得されることが好ましい。   Here, in the step 1, it is preferable to obtain test conditions for steady operation and unsteady operation of the engine load test apparatus. Further, when the unsteady operation is set in the step 1, it is preferable that the variation amount of the output torque is acquired in the step 2.

また、前記ステップ３では、前記機関の回転数と負荷から決められた空気量マップを参照して前記出力トルクに相当する空気量を前記気体量の変動量として導出することが好ましい。   In the step 3, it is preferable to derive an air amount corresponding to the output torque as a variation amount of the gas amount with reference to an air amount map determined from the engine speed and load.

また、前記気体量の変動量は、前記過給機の伝達関数に応じて導出することが好ましい。例えば、負荷変動量の時間的な変化に対して前記過給機の時定数が充分に大きい場合、負荷変動量と空気量の変化が同じとなるように抽気を行う。一方、負荷変動量の時間的な変化に対して前記過給機の時定数が十分に小さい場合、負荷変動量によらず空気量を一定に維持する。   Moreover, it is preferable to derive | lead-out the fluctuation amount of the said gas amount according to the transfer function of the said supercharger. For example, when the time constant of the supercharger is sufficiently large with respect to the temporal change in the load fluctuation amount, the extraction is performed so that the load fluctuation amount and the change in the air amount are the same. On the other hand, when the time constant of the supercharger is sufficiently small with respect to the temporal change of the load fluctuation amount, the air amount is kept constant regardless of the load fluctuation amount.

本発明の機関負荷試験装置は、機関に負荷を与えるための機関負荷試験装置であって、前記機関からの回転力が伝達される回転体に流体制動力を与える流体制動機と、前記機関への給気又は前記機関からの排気を制御する気体調節手段と、試験条件を設定する試験条件設定手段と、前記試験条件設定手段において設定された試験条件に従って前記流体制動機及び前記気体調節手段を制御する負荷制御手段とを備えることによって、比較的短い周期で負荷変動が生ずる非定常運転における負荷試験を正確に行うことができる。また、負荷として大型化が困難なダイナモメータやモータ／ジェネレータのような電気機器を用いることなく非定常運転における負荷試験を実現することができ、装置のコストを低減でき、また装置を小型化することができる。   An engine load test apparatus according to the present invention is an engine load test apparatus for applying a load to an engine, a fluid brake for applying a fluid braking force to a rotating body to which a rotational force from the engine is transmitted, and the engine Gas adjusting means for controlling the supply of air or exhaust from the engine, test condition setting means for setting test conditions, and the fluid brake and the gas adjusting means according to the test conditions set in the test condition setting means By providing the load control means for controlling, it is possible to accurately perform a load test in an unsteady operation in which load fluctuation occurs in a relatively short cycle. In addition, it is possible to realize a load test in unsteady operation without using an electric device such as a dynamometer or a motor / generator that is difficult to increase in size as a load, thereby reducing the cost of the device and reducing the size of the device. be able to.

ここで、前記機関は過給機を備え、前記気体調節手段は、前記過給機から前記機関への給気又は前記機関からの排気を抽気する抽気手段であることが好ましい。また、前記負荷制御手段は、前記試験条件設定手段において設定された非定常運転の設定に従って前記抽気手段を制御して前記抽気の量を時間的に変動させることが好ましい。これにより、前記流体制動機により再現できない短い周期の負荷変動による機関負荷試験を適切に行うことができる。例えば、給気（掃気）レシーバ又は排気レシーバから抽気を行う給気（掃気）バイパス弁又は排気バイパス弁を備えることにより、前記流体制動機よりも速い応答性を得ることができる。また、例えば、前記過給機に給気スロットル弁又は排気スロットル弁を設けることによって、前記流体制動機よりも速い応答性を得ることができる。さらに、例えば、前記過給機に給気特性を可変とする可変ノズル（ＶＴＡ：Variable Turbine Area）を設けることによって、前記流体制動機よりも速い応答性を得ることができる。   Here, it is preferable that the engine includes a supercharger, and the gas adjusting unit is a bleeder that bleeds air supplied from the supercharger to the engine or exhausted from the engine. Further, it is preferable that the load control means controls the extraction means in accordance with the setting of the non-steady operation set in the test condition setting means to vary the amount of extraction in time. Accordingly, it is possible to appropriately perform an engine load test based on a short cycle load fluctuation that cannot be reproduced by the fluid brake. For example, by providing a supply (scavenging) bypass valve or an exhaust bypass valve that extracts air from a supply (scavenging) receiver or an exhaust receiver, a faster response than the fluid brake can be obtained. Further, for example, by providing an air supply throttle valve or an exhaust throttle valve in the supercharger, it is possible to obtain faster responsiveness than the fluid brake. Furthermore, for example, by providing a variable nozzle (VTA: Variable Turbine Area) that makes the air supply characteristic variable in the supercharger, it is possible to obtain faster responsiveness than the fluid brake.

また、前記負荷制御手段は、前記試験条件設定手段において設定された定常運転の設定に従って前記抽気手段を制御して前記抽気を一定量に維持することによって、定常運転を容易に実現でき、定常運転と非定常運転との負荷試験の切り替えも迅速かつ簡易に行うことができる。   Further, the load control means can easily realize the steady operation by controlling the extraction means in accordance with the steady operation setting set in the test condition setting means and maintaining the extraction at a constant amount. Switching between the load test and the unsteady operation can be performed quickly and easily.

また、前記負荷制御手段は、前記流体制動機を制御して制動量を時間的に変化させるとともに、前記制動量の変動周期を前記抽気の量の変動周期よりも長くすることによって、定常状態における負荷変動は前記流体制動機により再現し、より短周期の細かい負荷変動は前記気体調節手段において再現することができる。負荷変動を２つの手段で分担することにより、それぞれの応答性を生かした機関負荷試験装置が実現できるとともに前記気体調節手段により非定常運転を小型の手段で実現することができる。   Further, the load control means controls the fluid brake to change the braking amount with time, and makes the fluctuation period of the braking amount longer than the fluctuation period of the extraction amount, thereby in a steady state. Load fluctuations can be reproduced by the fluid brake, and finer fluctuations in a shorter cycle can be reproduced by the gas adjusting means. By sharing the load fluctuation with the two means, an engine load test apparatus that takes advantage of the respective responsiveness can be realized, and unsteady operation can be realized with a small means by the gas adjusting means.

また、前記流体制動機は、内部の流体量を調整する流体量調節手段を備えることによって、比較的小型な装置構成によって負荷変動を制御することができる。   In addition, the fluid brake includes a fluid amount adjusting unit that adjusts the amount of fluid in the inside, so that the load fluctuation can be controlled with a relatively small device configuration.

また、前記負荷制御手段は、前記試験条件設定手段において設定された前記機関の出力トルクに相当する前記流体制動機及び前記気体調節手段の制御条件を導出し、前記制御条件に応じて前記流体制動機及び前記気体調節手段を制御することによって、定常運転と非定常運転における負荷変動を正確に再現して負荷試験を行うことができる。特に、前記流体制動機及び前記気体調節手段に負荷を割り振って、長い周期の負荷変動は前記流体制動機により再現し、短い周期の負荷変動は前記気体調節手段により再現することができる。   The load control means derives a control condition of the fluid brake and the gas adjusting means corresponding to the output torque of the engine set in the test condition setting means, and the flow regime is determined according to the control condition. By controlling the motivation and the gas adjusting means, it is possible to accurately reproduce the load fluctuation in the steady operation and the unsteady operation and perform the load test. In particular, by assigning loads to the fluid brake and the gas adjusting means, a long cycle load fluctuation can be reproduced by the fluid brake, and a short cycle load fluctuation can be reproduced by the gas adjusting means.

また、前記給気又は前記排気の量を検出する抽気量検出手段を備え、前記負荷制御手段は、前記抽気量検出手段における検出結果に応じて前記抽気手段を制御することによって、負荷変動に応じた抽気量の制御を実際の測定値に応じて正確かつ迅速に行うことができる。   In addition, an extraction amount detection unit that detects the amount of the supply air or the exhaust gas is provided, and the load control unit controls the extraction unit in accordance with a detection result in the extraction amount detection unit to respond to a load variation. Further, the amount of bleed can be controlled accurately and quickly according to the actual measurement value.

また、前記試験条件設定手段において前記機関の運転条件を設定することによって、様々な運転条件における機関負荷試験を実現することができる。   Further, by setting the engine operating conditions in the test condition setting means, engine load tests under various operating conditions can be realized.

本発明の機関負荷試験装置の制御プログラムは、コンピュータにより機関に負荷を与えるための機関負荷試験装置を制御するプログラムであって、コンピュータに、試験条件を取得するステップ１と、前記機関の出力トルクを取得するステップ２と、前記出力トルクに相当する気体量を導出するステップ３と、前記機関への給気又は前記機関からの排気から前記気体量分を調整する気体調整手段を制御するステップ４とを実行させることによって、比較的短い周期で負荷変動が生ずる非定常運転における負荷試験を正確に行うことができる。   A control program for an engine load test apparatus according to the present invention is a program for controlling an engine load test apparatus for applying a load to an engine by a computer, wherein the computer obtains test conditions in step 1, and the output torque of the engine , Step 3 for deriving a gas amount corresponding to the output torque, and step 4 for controlling gas adjusting means for adjusting the amount of gas from the supply air to the engine or the exhaust gas from the engine. By executing the above, it is possible to accurately perform the load test in the unsteady operation in which the load fluctuation occurs in a relatively short cycle.

ここで、前記ステップ１では、前記機関負荷試験装置の定常運転及び非定常運転の試験条件を取得することによって、長い周期の負荷変動を伴う定常運転時及び定常運転時よりも短い周期の負荷変動を伴う非定常運転時の機関負荷試験を実現することができる。   Here, in the step 1, by obtaining the test conditions of the steady operation and the unsteady operation of the engine load test apparatus, the load fluctuation of a shorter cycle than that of the steady operation and the steady operation with a long cycle load fluctuation. It is possible to realize an engine load test during unsteady operation involving

また、前記ステップ１において非定常運転が設定された場合、前記ステップ２では前記出力トルクの変動量が取得されることによって、出力トルクの変動量に応じて機関に供給される空気量を制御することができる。   Further, when the unsteady operation is set in Step 1, the amount of air supplied to the engine is controlled in accordance with the amount of fluctuation of the output torque by acquiring the amount of fluctuation of the output torque in Step 2. be able to.

また、前記ステップ３では、前記機関の回転数と負荷から決められた空気量マップを参照して前記出力トルクに相当する空気量を前記気体量の変動量として導出することによって、事前に設定された空気量マップに基づいて負荷に応じた空気量を前記機関に供給することが可能となる。これにより、非定常運転における負荷の変動を前記機関へ供給される空気量により再現することができる。   In step 3, the air amount corresponding to the output torque is derived as a variation amount of the gas amount by referring to an air amount map determined from the engine speed and the load. It is possible to supply the engine with an air amount corresponding to the load based on the air amount map. Thereby, the fluctuation | variation of the load in an unsteady driving | operation can be reproduced with the air quantity supplied to the said engine.

また、前記気体量の変動量は、前記過給機の伝達関数に応じて導出することによって、負荷変動量の時間的な変化に対して前記過給機の応答特性を考慮して負荷試験を行うことができる。   Further, the variation amount of the gas amount is derived according to the transfer function of the supercharger, so that a load test is performed in consideration of response characteristics of the supercharger with respect to a temporal change of the load variation amount. It can be carried out.

本発明の実施の形態における機関負荷試験装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the engine load test apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における機関負荷試験方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the engine load test method in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における定常運転及び非定常運転での負荷の時間変動例を示す図である。It is a figure which shows the time fluctuation example of the load in the steady operation in the embodiment of this invention, and a non-steady operation. 本発明の実施の形態における機関負荷試験装置の構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a structure of the engine load test apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における可変バルブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the variable valve in embodiment of this invention.

＜機関負荷試験装置＞
本実施の形態における機関負荷試験装置１００は、図１に示すように、機関１０、ガバナー１２、燃料ポンプ１４、給気（掃気）レシーバ１６、排気レシーバ１８、過給機２０、回転検出器２２、水制動機２４、ロードセル２６、給水弁２８、排水弁３０、回転検出器３２、給気（掃気）バイパス弁３４及び排気バイパス弁３６を含んで構成される。また、これらの構成要素を制御する機関制御部４０、水制動機制御部４２、抽気制御部４４及び試験条件設定部５４を含んで構成される。 <Engine load test device>
As shown in FIG. 1, an engine load test apparatus 100 according to the present embodiment includes an engine 10, a governor 12, a fuel pump 14, a supply (scavenging) receiver 16, an exhaust receiver 18, a supercharger 20, and a rotation detector 22. , A water brake 24, a load cell 26, a water supply valve 28, a drain valve 30, a rotation detector 32, an air supply (scavenging) bypass valve 34 and an exhaust bypass valve 36. The engine control unit 40, the water brake control unit 42, the bleed control unit 44, and the test condition setting unit 54 that control these components are configured.

機関負荷試験装置１００は、機関１０の定常運転状態及び非定常運転状態における出力や燃費等の特性を計測するために用いられる。   The engine load test apparatus 100 is used for measuring characteristics such as output and fuel consumption in the steady operation state and the unsteady operation state of the engine 10.

機関１０は、燃料を燃焼させることによって動力を発生させ、外部へ動力を出力する装置である。機関１０は、これに限定されるものではないが、ディーゼル機関等の内燃機関とすることができる。機関１０の出力は、例えば、船舶等のスクリューを回転させる駆動力として利用される。なお、船舶等の場合、ディーゼル機関等の内燃機関は、自動車用の場合と異なり全品を機関負荷試験装置１００で試験をする必要があるため、機関負荷試験装置の合理化は重要である。   The engine 10 is a device that generates power by burning fuel and outputs the power to the outside. The engine 10 is not limited to this, but can be an internal combustion engine such as a diesel engine. The output of the engine 10 is used as a driving force for rotating a screw of a ship or the like, for example. In the case of a ship or the like, an internal combustion engine such as a diesel engine needs to be tested by the engine load test apparatus 100, unlike the case of an automobile, and therefore rationalization of the engine load test apparatus is important.

機関１０には、給気レシーバ１６を介して供給される空気と燃料ポンプ１４から供給される燃料を混合して燃焼させる。機関１０の回転数は回転検出器２２により検出され、ガバナー１２に入力される。ガバナー１２は、入力された回転数と機関制御部４０から入力される回転数指令とが一致するように燃料ポンプ１４から機関１０に供給される燃料の量を調整する。これにより、機関１０の回転数が機関制御部４０から入力される回転数指令に応じた値に制御される。過給機２０は、内燃機関へ空気を強制的に送り込む装置である。過給機２０は、これに限定されるものではないが、機関１０からの排気のエネルギーを回転力に変換し、その回転力を利用して空気を圧縮して機関１０へ送り込むターボチャージャーとすることができる。給気（掃気）レシーバ１６は、過給機２０から供給される空気を機関１０に導入する前に一時的に保持する。排気レシーバ１８は、機関１０において燃焼された燃料及び空気の排ガスを過給機２０へ送り込む前に一時的に保持する。   In the engine 10, the air supplied via the air supply receiver 16 and the fuel supplied from the fuel pump 14 are mixed and burned. The rotational speed of the engine 10 is detected by the rotation detector 22 and input to the governor 12. The governor 12 adjusts the amount of fuel supplied from the fuel pump 14 to the engine 10 so that the input rotational speed matches the rotational speed command input from the engine control unit 40. Thereby, the rotation speed of the engine 10 is controlled to a value corresponding to the rotation speed command input from the engine control unit 40. The supercharger 20 is a device that forcibly sends air to the internal combustion engine. Although not limited to this, the supercharger 20 is a turbocharger that converts the energy of exhaust from the engine 10 into rotational force, compresses air using the rotational force, and sends the compressed air to the engine 10. be able to. The air supply (scavenging) receiver 16 temporarily holds the air supplied from the supercharger 20 before introducing it into the engine 10. The exhaust receiver 18 temporarily holds fuel and air exhaust gas combusted in the engine 10 before sending them to the supercharger 20.

水制動機２４は、機関１０に接続され、機関１０に対する負荷を与える流体制動機として機能する装置である。水制動機２４は、制動力を与える流体として水を用いる。ただし、流体は水に限定されるものではなく、水とは粘度の異なる油等を用いてもよい。水制動機２４は、回転シャフト等を介して機関１０に接続されたタービンを含むケーシング内に給水弁２８から水を供給し、排水弁３０から排出することにより機関１０に負荷を与える。ロードセル２６は、水制動機２４で与えられる負荷（トルク）を計測し、水制動機制御部４２に出力する。また、回転検出器３２は、水制動機２４の回転数を計測し、水制動機制御部４２に出力する。   The water brake 24 is a device that functions as a fluid brake that is connected to the engine 10 and applies a load to the engine 10. The water brake 24 uses water as a fluid that gives a braking force. However, the fluid is not limited to water, and oil having a viscosity different from that of water may be used. The water brake 24 applies water to the engine 10 by supplying water from the water supply valve 28 into a casing including a turbine connected to the engine 10 via a rotating shaft or the like and discharging the water from the drain valve 30. The load cell 26 measures the load (torque) given by the water brake 24 and outputs it to the water brake controller 42. Further, the rotation detector 32 measures the rotation speed of the water brake 24 and outputs it to the water brake controller 42.

機関負荷試験装置１００では、機関１０を定常状態で運転する際には水制動機２４の負荷を一定に保ち、ロードセル２６及び回転検出器３２等で出力状態を測定する。また、燃料ポンプ１４から機関１０へ供給される燃料量が測定される。   In the engine load test apparatus 100, when the engine 10 is operated in a steady state, the load of the water brake 24 is kept constant, and the output state is measured by the load cell 26, the rotation detector 32, and the like. Further, the amount of fuel supplied from the fuel pump 14 to the engine 10 is measured.

一方、機関１０を船舶等に適用した場合、実際の使用状況下において負荷（出力トルク）の時間的な変動が生ずる非定常状態で運転されることがある。例えば、機関１０を船舶に適用した場合、海洋での負荷の変動は数秒〜十秒程度の周期となる。   On the other hand, when the engine 10 is applied to a ship or the like, the engine 10 may be operated in an unsteady state in which a temporal change in load (output torque) occurs under actual use conditions. For example, when the engine 10 is applied to a ship, the load fluctuation in the ocean has a cycle of about several seconds to ten seconds.

水制動機２４は、供給される流体の流量を制御することにより、数十秒以上の長い周期の負荷変動を再現することができるが、数秒〜十秒程度の短い周期の負荷変動には対応できない。そこで、機関負荷試験装置１００では、機関１０への給気及び機関１０からの排気の少なくとも一方を制御する気体調整手段が設けられている。本実施の形態では、給気レシーバ１６に給気（掃気）バイパス弁３４及び排気レシーバ１８に排気バイパス弁３６を設けて、機関１０への給気又は機関１０からの排気から抽気することにより負荷変動を模擬することを可能としている。   The water brake 24 can reproduce a load fluctuation with a long period of several tens of seconds or more by controlling the flow rate of the supplied fluid, but it can cope with a load fluctuation with a short period of several seconds to ten seconds. Can not. Therefore, the engine load test apparatus 100 is provided with gas adjusting means for controlling at least one of the supply air to the engine 10 and the exhaust gas from the engine 10. In the present embodiment, an air supply (scavenging) bypass valve 34 is provided in the air supply receiver 16 and an exhaust bypass valve 36 is provided in the exhaust receiver 18, and a load is extracted by extracting air from the supply to the engine 10 or the exhaust from the engine 10. It is possible to simulate fluctuations.

機関制御部４０、水制動機制御部４２及び抽気制御部４４は、機関負荷試験装置１００を制御する。すなわち、機関制御部４０、水制動機制御部４２及び抽気制御部４４は、互いに協働し合って、試験条件の設定を受けて機関負荷試験装置１００を制御する流体制動機及び気体調節手段として機能する。試験条件は、試験条件設定部５４から機関制御部４０、水制動機制御部４２及び抽気制御部４４へ入力される。入力は、ユーザからの直接の入力に限定されず、外部に接続されたコンピュータからの試験条件の取得であってもよい。機関制御部４０、水制動機制御部４２及び抽気制御部４４は、プログラムで制御可能なコンピュータやロジック回路により構成することができる。機関制御部４０、水制動機制御部４２及び抽気制御部４４は、単一の構成要素としてもよいし、互いに情報伝達可能に接続された複数の構成要素を含むものとしてもよい。   The engine control unit 40, the water brake control unit 42, and the extraction control unit 44 control the engine load test apparatus 100. That is, the engine control unit 40, the water brake control unit 42, and the bleed control unit 44 cooperate with each other as fluid brakes and gas adjusting means that control the engine load test apparatus 100 in response to setting of test conditions. Function. The test conditions are input from the test condition setting unit 54 to the engine control unit 40, the water brake control unit 42, and the bleed control unit 44. The input is not limited to direct input from the user, but may be acquisition of test conditions from an externally connected computer. The engine control unit 40, the water brake control unit 42, and the extraction control unit 44 can be configured by a computer or a logic circuit that can be controlled by a program. The engine control unit 40, the water brake control unit 42, and the bleed control unit 44 may be a single component, or may include a plurality of components connected to each other so as to be able to transmit information.

機関制御部４０は、外部からの試験条件の入力を受けて、又は、予め設定された試験条件を取得して機関１０を制御する。具体的には、機関制御部４０は、試験条件設定部５４から指定された試験条件に含まれる機関１０の回転数に応じた回転数指令をガバナー１２に対して出力する。また、指定された試験条件に含まれる出力トルクに応じた出力トルク指令を水制動機制御部４２及び抽気指令を抽気制御部４４に対して出力する。また、機関制御部４０は、機関負荷試験装置１００における負荷試験での試験結果を取得する。例えば、機関制御部４０は、燃料ポンプ１４に設けられたセンサ（図示しない）から機関１０に供給される燃料量、水制動機制御部４２から入力される負荷（トルク）や回転数の測定値を取得する。   The engine control unit 40 controls the engine 10 in response to an input of test conditions from the outside or by acquiring preset test conditions. Specifically, the engine control unit 40 outputs to the governor 12 a rotation speed command corresponding to the rotation speed of the engine 10 included in the test conditions specified by the test condition setting unit 54. In addition, an output torque command corresponding to the output torque included in the designated test condition is output to the water brake controller 42 and an extraction command to the extraction control unit 44. Further, the engine control unit 40 acquires a test result in a load test in the engine load test apparatus 100. For example, the engine control unit 40 measures the amount of fuel supplied to the engine 10 from a sensor (not shown) provided in the fuel pump 14, the load (torque) input from the water brake control unit 42, and the measured value of the rotation speed. To get.

水制動機制御部４２は、機関制御部４０から入力された出力トルク指令に応じて給水弁２８及び排水弁３０の弁開度を制御する。これにより、水制動機２４が機関１０に与える制動トルクが制御される。水制動機制御部４２は、ロードセル２６で測定された負荷（トルク）及び回転検出器３２で測定された回転数の入力を受け、これらの値を機関制御部４０へ出力する。   The water brake controller 42 controls the valve openings of the water supply valve 28 and the drain valve 30 according to the output torque command input from the engine control unit 40. Thereby, the braking torque which the water brake 24 gives to the engine 10 is controlled. The water brake controller 42 receives the load (torque) measured by the load cell 26 and the rotational speed measured by the rotation detector 32 and outputs these values to the engine controller 40.

抽気制御部４４は、機関制御部４０から入力された抽気指令に応じて給気バイパス弁３４及び排気バイパス弁３６の弁開度を制御する。これにより、機関１０により出力されるトルクが制御される。抽気制御部４４では、水制動機制御部４２によるトルク制御よりも短い周期のトルク変動の制御が行われる。   The extraction control unit 44 controls the valve opening degrees of the air supply bypass valve 34 and the exhaust bypass valve 36 in accordance with the extraction command input from the engine control unit 40. Thereby, the torque output by the engine 10 is controlled. In the extraction control unit 44, torque fluctuation control with a shorter cycle than the torque control by the water brake control unit 42 is performed.

＜機関負荷試験＞
以下、機関負荷試験装置１００を用いた機関１０の負荷試験での処理について説明する。機関負荷試験は、機関制御部４０、水制動機制御部４２及び抽気制御部４４によって実行される機関負荷試験装置の制御プログラムによって実現される。本実施の形態における機関負荷試験は、図２のフローチャートに沿って実行される。 <Engine load test>
Hereinafter, processing in the load test of the engine 10 using the engine load test apparatus 100 will be described. The engine load test is realized by a control program for an engine load test device that is executed by the engine control unit 40, the water brake control unit 42, and the extraction control unit 44. The engine load test in the present embodiment is executed along the flowchart of FIG.

ステップＳ１０では、機関１０が無負荷状態にて運転される。機関制御部４０は、負荷試験開始の指令を受けると、機関１０に対して起動信号を出力し、機関１０を起動する。このとき、機関制御部４０は、水制動機制御部４２に対して水制動機２４を無負荷とする出力トルク指令を出力し、水制動機２４の水量をゼロとして無負荷状態で駆動させる。   In step S10, the engine 10 is operated in a no-load state. When the engine control unit 40 receives a load test start command, the engine control unit 40 outputs an activation signal to the engine 10 to activate the engine 10. At this time, the engine control unit 40 outputs an output torque command for setting the water brake 24 to no load to the water brake control unit 42, and drives the water brake 24 in a no-load state with the water amount set to zero.

ステップＳ１２では、水制動機２４の制御モードが選択される。制御モードは、水制動機２４の給水弁２８及び排水弁３０を電動で遠隔操作する電動遠隔操作モード、自動的に一定のトルクに制御する定トルク制御、及び回転数の３乗に比例する出力を得る舶用特性（３乗特性）に制御する舶用特性制御モードのいずれかを選択可能とする。機関制御部４０は、制御モードの選択を受けるとステップＳ１４へ処理を移行させる。   In step S12, the control mode of the water brake 24 is selected. The control modes include an electric remote operation mode in which the water supply valve 28 and the drain valve 30 of the water brake 24 are electrically operated remotely, a constant torque control for automatically controlling the torque to a constant torque, and an output proportional to the cube of the rotational speed. One of the marine characteristic control modes for controlling the marine characteristic (cubic characteristic) is obtained. When the engine control unit 40 receives the selection of the control mode, the engine control unit 40 proceeds to step S14.

ステップＳ１４では、定常運転か非定常運転かが選択される。機関制御部４０は、定常運転での試験を行うか非定常運転での試験を行うかの入力を受け、定常運転の場合にはステップＳ１６に処理を移行させ、非定常運転の場合にはステップＳ１８に処理を移行させる。   In step S14, a steady operation or an unsteady operation is selected. The engine control unit 40 receives an input indicating whether to perform a test in a steady operation or a test in a non-steady operation, and shifts the process to step S16 in the case of steady operation, and step in the case of non-steady operation. The process proceeds to S18.

なお、定常運転とは、図３（ａ）に示すように、比較的長い周期の負荷（出力トルク）の変化のみを有する運転モードを意味する。一方、非定常運転とは、図３（ｂ）に示すように、定常運転に比べて短い周期の負荷の変化を含む運転モードを意味する。ここでは、水制動機２４によって追従可能な周期の負荷の変動のみを有する場合を定常運転とし、追従不可能な周期の負荷の変動を含む場合を非定常状態とする。例えば、負荷の時間的な変動が１０秒以上の周期であれば定常運転とし、１０秒未満の周期であれば非定常運転とする。   The steady operation means an operation mode having only a relatively long cycle load (output torque) change as shown in FIG. On the other hand, the unsteady operation means an operation mode including a load change having a shorter cycle than that in the steady operation, as shown in FIG. Here, the case where only the fluctuation of the load having a period that can be followed by the water brake 24 is regarded as a steady operation, and the case where the fluctuation of the load that cannot be followed is assumed to be an unsteady state. For example, if the time variation of the load is a cycle of 10 seconds or more, the operation is steady, and if the cycle is less than 10 seconds, the operation is non-steady.

ステップＳ１６では、定常状態での試験条件に合わせて負荷試験を行う。機関制御部４０は、試験条件設定部５４から入力された定常状態の試験条件に応じて、ガバナー１２に回転数指令、水制動機制御部４２に出力トルク指令及び抽気制御部４４に抽気指令を出力する。定常状態における試験条件は、予め試験条件設定部５４に設定しておく、又は、試験開始前に試験条件設定部５４に入力するものとすればよい。   In step S16, a load test is performed according to the test conditions in the steady state. The engine control unit 40 sends a rotation speed command to the governor 12, an output torque command to the water brake controller 42, and a bleed command to the bleed control unit 44 according to the steady state test conditions input from the test condition setting unit 54. Output. The test conditions in the steady state may be set in advance in the test condition setting unit 54 or may be input to the test condition setting unit 54 before the test is started.

ガバナー１２は、回転検出器２２からの回転数を受けて、燃料ポンプ１４から機関１０へ供給される燃料量や噴射タイミングを指定された回転数に応じてフィードバック制御する。また、水制動機制御部４２は、出力トルク指令を受けて、給水弁２８及び排水弁３０の弁開度を調整して、機関１０に対する負荷（出力トルク）を制御する。このとき、定常運転に含まれる程度の長周期の負荷変動であれば給水弁２８及び排水弁３０の弁開度を時間的に調整することにより対応させる。   The governor 12 receives the rotational speed from the rotation detector 22 and feedback-controls the amount of fuel supplied from the fuel pump 14 to the engine 10 and the injection timing according to the designated rotational speed. In addition, the water brake controller 42 receives the output torque command, adjusts the valve openings of the water supply valve 28 and the drain valve 30, and controls the load (output torque) on the engine 10. At this time, if the load fluctuation has a long cycle that is included in the steady operation, the valve openings of the water supply valve 28 and the drain valve 30 are adjusted with time.

一方、抽気制御部４４は、抽気指令に応じて、給気バイパス弁３４及び排気バイパス弁３６の弁開度を制御して、抽気による機関１０の出力の時間的な変動が生じないようにする。抽気による機関１０の出力の時間的な変動が生じないようにするには、例えば給気バイパス弁３４及び排気バイパス弁３６の弁開度を一定に維持すればよい。制御をより簡易化する観点からは、給気バイパス弁３４及び排気バイパス弁３６の閉状態として、抽気を停止させることが好ましい。   On the other hand, the bleed control unit 44 controls the valve opening degrees of the supply bypass valve 34 and the exhaust bypass valve 36 in accordance with the bleed command so that the temporal variation of the output of the engine 10 due to bleed does not occur. . In order to prevent temporal fluctuations in the output of the engine 10 due to bleed air, for example, the valve openings of the supply bypass valve 34 and the exhaust bypass valve 36 may be maintained constant. From the viewpoint of further simplifying the control, it is preferable to stop the extraction with the supply bypass valve 34 and the exhaust bypass valve 36 closed.

機関制御部４０は、定常運転における機関１０の負荷試験として必要な特性を取得する。例えば、機関制御部４０は、ロードセル２６から出力トルク、回転検出器３２から回転数、燃料ポンプ１４に付設されたセンサから供給燃料量、給気レシーバ１６に付設されたセンサから供給空気量等の情報を取得する。このようにして、定常運転時における機関負荷試験が実行される。   The engine control unit 40 acquires characteristics necessary for a load test of the engine 10 in steady operation. For example, the engine control unit 40 outputs the output torque from the load cell 26, the rotation speed from the rotation detector 32, the amount of fuel supplied from the sensor attached to the fuel pump 14, the amount of air supplied from the sensor attached to the air supply receiver 16, and the like. Get information. In this way, the engine load test during steady operation is executed.

ステップＳ１８では、非定常運転での試験条件に合わせて負荷（出力トルク）の変動量を設定する。機関制御部４０は、試験条件設定部５４から負荷の変動量についての入力を受けて、入力に応じて負荷変動を設定する。例えば、図３（ｂ）に示したように、具体的な負荷Ｔの時間的な変動のデータが入力された場合、定常運転とみなされる周期以上の時間で負荷変動を平均化した中心負荷Ｔ０の時間的変動（図３（ｂ）における破線）を算出し、中心負荷Ｔ０との実際の負荷Ｔとの差分を非定常な負荷変動量ΔＴとする。また、負荷変動量が周期及び中心負荷に対する変動割合として入力された場合、中心負荷に対して入力された周期で入力された変動割合だけ負荷が時間的に変動するものとする。例えば、周期が５秒及び変動割合が±５％と入力された場合、中心負荷Ｔ０に対して周期５秒で±５％の負荷変動量ΔＴが生ずるように設定を行う。   In step S18, the load (output torque) fluctuation amount is set according to the test conditions in the unsteady operation. The engine control unit 40 receives an input about the amount of load variation from the test condition setting unit 54, and sets the load variation according to the input. For example, as shown in FIG. 3 (b), when specific time variation data of the load T is input, the center load T0 is obtained by averaging the load variation over a period of time equal to or greater than the period regarded as steady operation. Is calculated, and the difference between the central load T0 and the actual load T is defined as an unsteady load fluctuation amount ΔT. Further, when the load fluctuation amount is input as a cycle and a fluctuation ratio with respect to the central load, it is assumed that the load fluctuates in time by the fluctuation ratio input in the period input with respect to the central load. For example, when a period of 5 seconds and a fluctuation ratio of ± 5% are input, setting is performed so that a load fluctuation amount ΔT of ± 5% is generated in the period of 5 seconds with respect to the central load T0.

このように、ステップＳ１８では、非定常運転における各時刻ｔにおける負荷、すなわち負荷の時間的な変動が設定される。以下のステップＳ２０〜Ｓ２８では、ステップＳ１８における設定に応じて負荷を時間的に変動させつつ機関１０の特性を取得する。   Thus, in step S18, the load at each time t in the unsteady operation, that is, the temporal variation of the load is set. In the following steps S20 to S28, the characteristics of the engine 10 are acquired while varying the load with time according to the setting in step S18.

ステップＳ２０では、時刻ｔにおける中心負荷における空気量を求める。機関１０で必要とされる空気量は出力トルク及び回転数とによって決定される。そこで、機関制御部４０は、出力トルク及び回転数の条件の組み合わせに対して最適な空気量が登録された空気量マップを用いて、ステップＳ１８で設定された負荷変動における時刻ｔでの中心負荷に対応する空気量を求める。   In step S20, the amount of air at the center load at time t is obtained. The amount of air required in the engine 10 is determined by the output torque and the rotational speed. Therefore, the engine control unit 40 uses the air amount map in which the optimum air amount is registered for the combination of the output torque and the rotational speed condition, and uses the center load at the time t in the load fluctuation set in step S18. Find the air volume corresponding to.

なお、空気量マップを用いず、事前の測定に基づいて空気量を出力トルク及び回転数の関数として設定しておき、関数を用いて空気量を算出してもよい。   Note that the air amount may be set as a function of the output torque and the rotational speed based on a prior measurement without using the air amount map, and the air amount may be calculated using the function.

ステップＳ２２では、非定常な負荷変動量ΔＴに応じた抽気量を求める。機関制御部４０は、ステップＳ１８で設定された負荷変動における時刻ｔでの負荷変動ΔＴに相当する空気量を給気レシーバ１６又は排気レシーバ１８からの抽気量として求める。すなわち、機関負荷試験装置１００では、非定常運転時の負荷変動量ΔＴを機関１０に供給される空気量を調整することによって模擬する。   In step S22, an extraction amount corresponding to the unsteady load fluctuation amount ΔT is obtained. The engine control unit 40 obtains the amount of air corresponding to the load fluctuation ΔT at the time t in the load fluctuation set in step S18 as the amount of extraction from the air supply receiver 16 or the exhaust receiver 18. That is, the engine load test apparatus 100 simulates the load fluctuation amount ΔT during the unsteady operation by adjusting the amount of air supplied to the engine 10.

このとき、過給機２０の応答の時定数に応じて抽気量を設定することが好ましい。すなわち、負荷変動量ΔＴの時間的な変化に対して過給機２０の時定数が充分に大きい場合、負荷が変動しても過給機２０の追随が遅く、空気量は変動しない。すなわち、機関１０に供給される空気量と燃料量との比である空燃比は出力トルクの変動割合ΔＴと同じとなる。したがって、負荷変動量ΔＴと空気量の変化が同じとなるように抽気を行えば、負荷変動量ΔＴに合った機関１０の負荷試験を行うことができる。   At this time, it is preferable to set the extraction amount according to the time constant of the response of the supercharger 20. That is, when the time constant of the supercharger 20 is sufficiently large with respect to the temporal change in the load fluctuation amount ΔT, even if the load fluctuates, the follow-up of the supercharger 20 is slow and the air amount does not fluctuate. That is, the air-fuel ratio, which is the ratio of the amount of air supplied to the engine 10 and the amount of fuel, is the same as the output torque fluctuation rate ΔT. Therefore, if the extraction is performed so that the load fluctuation amount ΔT and the change in the air amount are the same, the load test of the engine 10 that matches the load fluctuation amount ΔT can be performed.

一方、負荷変動量ΔＴの時間的な変化に対して過給機２０の時定数が十分に小さい場合、負荷が変動すると過給機２０から供給される空気量もすぐに追随するので、空燃比は出力トルクが変動しても変わらない。したがって、負荷変動量ΔＴによらず空気量を一定に維持することで負荷変動量ΔＴに合った機関１０の負荷試験を行うことができる。   On the other hand, when the time constant of the supercharger 20 is sufficiently small with respect to the temporal change of the load fluctuation amount ΔT, the air amount supplied from the supercharger 20 immediately follows when the load fluctuates. Does not change even if the output torque fluctuates. Therefore, the load test of the engine 10 that matches the load fluctuation amount ΔT can be performed by maintaining the air amount constant irrespective of the load fluctuation amount ΔT.

このように、過給機２０の時定数が大きくなるほど負荷変動量ΔＴに時間的な変化に合わせて機関１０への空気量の変化、すなわち抽気量を大きく設定し、過給機２０の時定数が小さくなるほど機関１０への空気量の変化、すなわち抽気量を小さく設定する。   Thus, as the time constant of the supercharger 20 increases, the change in the amount of air to the engine 10, that is, the amount of bleed air is set larger in accordance with the temporal change in the load fluctuation amount ΔT. The smaller the is, the smaller the change in the amount of air to the engine 10, that is, the amount of extraction is set.

ステップＳ２４では、負荷及び抽気量の制御が行われる。機関制御部４０は、時刻ｔにおける中心負荷Ｔ０を示す出力トルク指令を水制動機制御部４２に出力する。水制動機制御部４２は、出力トルク指令を受けて、給水弁２８及び排水弁３０の弁開度を調整して、機関１０に対する負荷が中心負荷Ｔ０となるように制御する。また、機関制御部４０は、ステップＳ２２で求められた抽気量を示す抽気指令を抽気制御部４４へ出力する。抽気制御部４４は、抽気指令を受けて、抽気指令で示された抽気量となる給気バイパス弁３４又は排気バイパス弁３６の弁開度を求め、給気バイパス弁３４又は排気バイパス弁３６の弁開度を制御する。このとき、給気バイパス弁３４及び排気バイパス弁３６の少なくとも一方を制御すればよい。抽気量と給気バイパス弁３４又は排気バイパス弁３６の弁開度との関係は予め測定しておき、抽気制御部４４に記憶させておけばよい。これにより、時刻ｔにおける負荷変動量ΔＴに応じた空気量が機関１０へ供給又は機関１０から排気されるように抽気の制御が行われる。   In step S24, the load and the extraction amount are controlled. The engine control unit 40 outputs an output torque command indicating the center load T0 at time t to the water brake controller 42. In response to the output torque command, the water brake controller 42 adjusts the valve openings of the water supply valve 28 and the drain valve 30 to control the load on the engine 10 to be the central load T0. Further, the engine control unit 40 outputs an extraction command indicating the extraction amount obtained in step S22 to the extraction control unit 44. The bleed control unit 44 receives the bleed command, obtains the valve opening degree of the supply bypass valve 34 or the exhaust bypass valve 36 that becomes the bleed amount indicated by the bleed command, and Control valve opening. At this time, at least one of the air supply bypass valve 34 and the exhaust bypass valve 36 may be controlled. The relationship between the amount of extraction and the valve opening of the supply bypass valve 34 or the exhaust bypass valve 36 may be measured in advance and stored in the extraction control unit 44. Thereby, extraction control is performed so that an air amount corresponding to the load fluctuation amount ΔT at time t is supplied to the engine 10 or exhausted from the engine 10.

なお、抽気量の制御は、給気バイパス弁３４又は排気バイパス弁３６による抽気量を測定するセンサ（図示しない）を設け、実際に測定された抽気量が抽気指令で示された抽気量と一致するようにフィードバック制御するものとしてもよい。   The control of the bleed amount is provided with a sensor (not shown) for measuring the bleed amount by the supply bypass valve 34 or the exhaust bypass valve 36, and the actually measured bleed amount matches the bleed amount indicated by the bleed command. The feedback control may be performed as described above.

また、機関制御部４０は、ガバナー１２に回転数指令を出力し、試験条件設定部５４から入力された試験条件にあった回転数となるように機関１０を制御する。   Further, the engine control unit 40 outputs a rotation speed command to the governor 12 and controls the engine 10 so that the rotation speed meets the test condition input from the test condition setting unit 54.

ステップＳ２６では、機関制御部４０は、非定常運転における機関１０の負荷試験として必要な特性を取得する。例えば、機関制御部４０は、ロードセル２６から出力トルク、回転検出器３２から回転数、燃料ポンプ１４に付設されたセンサから供給燃料量、給気レシーバ１６に付設されたセンサから供給空気量等の情報を取得する。   In step S26, the engine control unit 40 acquires characteristics necessary for a load test of the engine 10 in the unsteady operation. For example, the engine control unit 40 outputs the output torque from the load cell 26, the rotation speed from the rotation detector 32, the amount of fuel supplied from the sensor attached to the fuel pump 14, the amount of air supplied from the sensor attached to the air supply receiver 16, and the like. Get information.

なお、この機関負荷試験装置１００でトルク変動に対する特性の模擬を、燃料の調整で行わずに、給気、排気の調整や抽気の調整により空気量を調整して行う理由は、燃料を調整すると回転数も変わり、これによる空気量も変わり、空燃比は必要以上に変動して非定常運転の代表とはならないからである。空気量を変える方が、燃料も水制動機２４の水量も一定で、運転点がほぼ一定で空燃比が変わり、非定常運転を正確に模擬できるからである。   The engine load test apparatus 100 does not simulate the characteristics with respect to torque fluctuations by adjusting the amount of air by adjusting the air supply, exhaust, or bleed without adjusting the fuel. This is because the rotational speed changes, the air amount changes, and the air-fuel ratio fluctuates more than necessary and cannot be representative of unsteady operation. This is because changing the amount of air allows the fuel and the water amount of the water brake 24 to be constant, the operating point to be substantially constant, the air-fuel ratio to change, and the unsteady operation to be simulated more accurately.

ステップＳ２８では、非定常運転における全期間の負荷試験が終了したか否かを判定する。機関制御部４０は、全期間の試験が終わっていれば負荷試験を終了し、終わっていなければステップＳ２０へ処理を戻し、時刻ｔを進めて次の時刻の負荷試験を行う。   In step S28, it is determined whether or not the load test for the entire period in the unsteady operation is completed. The engine control unit 40 ends the load test if the test for the entire period is completed, and returns to step S20 if not completed, and advances the time t to perform the load test for the next time.

＜変形例＞
上記実施の形態における機関負荷試験装置１００では、給気レシーバ１６に給気バイパス弁３４及び排気レシーバ１８に排気バイパス弁３６を設けて機関１０への給気量又は機関１０からの排気量を制御する構成とした。 <Modification>
In the engine load test apparatus 100 in the above embodiment, the air supply receiver 16 is provided with the air supply bypass valve 34 and the exhaust gas receiver 18 is provided with the exhaust gas bypass valve 36 to control the amount of air supplied to the engine 10 or the amount of exhaust from the engine 10. It was set as the structure to do.

本変形例における機関負荷試験装置１０２は、図４に示すように、過給機２０の近傍に給気（掃気）スロットル弁５０及び排気スロットル弁５２を設ける構成とする。また、給気スロットル弁５０及び排気スロットル弁５２を制御するためのスロットル弁制御部４６を設ける。   As shown in FIG. 4, the engine load test apparatus 102 according to the present modification is configured such that a supply (scavenging) throttle valve 50 and an exhaust throttle valve 52 are provided in the vicinity of the supercharger 20. In addition, a throttle valve control unit 46 for controlling the supply throttle valve 50 and the exhaust throttle valve 52 is provided.

機関負荷試験装置１０２では、給気バイパス弁３４又は排気バイパス弁３６による抽気の代りに、又は、それに加えて、給気スロットル弁５０及び排気スロットル弁５２の弁開度を制御することにより機関１０への給気又は機関１０からの排気の量を調整することが可能である。上記ステップＳ２４において、スロットル弁制御部４６に負荷変動量ΔＴに応じた空気の調整量を示す制御信号を入力する。スロットル弁制御部４６は、制御信号を受けて、機関１０へ供給される又は機関１０から排出される空気が指示された空気量だけ増減されるように給気スロットル弁５０及び排気スロットル弁５２の弁開度を制御する。このように、給気スロットル弁５０及び排気スロットル弁５２の弁開度を制御することにより、過給機２０を介して機関１０に供給される空気量が調整され、非定常運転における負荷（出力トルク）の変動の影響を模擬することができる。   In the engine load test apparatus 102, the engine 10 is controlled by controlling the valve opening degree of the air supply throttle valve 50 and the exhaust throttle valve 52 in place of or in addition to the extraction by the supply air bypass valve 34 or the exhaust gas bypass valve 36. It is possible to adjust the amount of air supplied to or exhausted from the engine 10. In step S24, a control signal indicating an air adjustment amount corresponding to the load fluctuation amount ΔT is input to the throttle valve control unit 46. In response to the control signal, the throttle valve control unit 46 adjusts the supply throttle valve 50 and the exhaust throttle valve 52 so that the air supplied to the engine 10 or exhausted from the engine 10 is increased or decreased by a specified amount of air. Control valve opening. Thus, by controlling the valve opening degree of the supply throttle valve 50 and the exhaust throttle valve 52, the amount of air supplied to the engine 10 via the supercharger 20 is adjusted, and the load (output) in the unsteady operation is adjusted. Torque) fluctuation effects can be simulated.

機関１０へ供給される空気量と給気スロットル弁５０及び排気スロットル弁５２の弁開度との関係は予め測定しておき、スロットル弁制御部４６に制御用マップや関数として記憶させておけばよい。また、抽気量の制御は、機関１０へ供給される空気量を測定するセンサ（図示しない）を設け、実際に測定された空気量が負荷変動量ΔＴに応じた空気量だけ調整されるようにフィードバック制御するものとしてもよい。   The relationship between the amount of air supplied to the engine 10 and the valve openings of the supply throttle valve 50 and the exhaust throttle valve 52 is measured in advance and stored in the throttle valve control unit 46 as a control map or function. Good. The extraction amount is controlled by providing a sensor (not shown) for measuring the amount of air supplied to the engine 10 so that the actually measured amount of air is adjusted by the amount of air corresponding to the load fluctuation amount ΔT. Feedback control may be performed.

このとき、給気スロットル弁５０及び排気スロットル弁５２の少なくとも一方を制御すればよい。また、さらに給気バイパス弁３４及び排気バイパス弁３６が設けられている場合には、給気バイパス弁３４、排気バイパス弁３６、給気スロットル弁５０及び排気スロットル弁５２の少なくとも１つを制御して機関１０へ供給される空気量が負荷変動量ΔＴに応じた量だけ調整されればよい。   At this time, at least one of the supply throttle valve 50 and the exhaust throttle valve 52 may be controlled. Further, when the supply air bypass valve 34 and the exhaust gas bypass valve 36 are further provided, at least one of the air supply bypass valve 34, the exhaust gas bypass valve 36, the air supply throttle valve 50 and the exhaust throttle valve 52 is controlled. Thus, the amount of air supplied to the engine 10 may be adjusted by an amount corresponding to the load fluctuation amount ΔT.

また、過給機２０に排気特性又は給気特性を可変とする可変ノズル（ＶＴＡ：Variable Turbine Area）を設ける構成としてもよい。可変ノズルとは、例えば図５に示すように、円弧状の外郭６０と羽根状のベーン６２（数に限定はない。）で構成される。ベーン６２は気体の流路を最適化する形状で、抵抗を最小限にできることが好ましい。ベーン６２の角度を変えて排気ガスがタービンに集中してあたるように制御することができる。   Moreover, it is good also as a structure which provides the variable nozzle (VTA: Variable Turbine Area) which makes the exhaust_gas | exhaustion characteristic or an air supply characteristic variable in the supercharger 20. FIG. For example, as shown in FIG. 5, the variable nozzle includes an arcuate outer shell 60 and blade-like vanes 62 (the number is not limited). The vane 62 preferably has a shape that optimizes the gas flow path and can minimize resistance. The angle of the vane 62 can be changed to control the exhaust gas to concentrate on the turbine.

図５（ａ）は開度が小さい状態、図５（ｂ）は開度が大きい状態の可変ノズルを示す。図５（ａ）では、ベーン６２同士によって形成される空間が少ないため、排気ガスの流路が狭められる。したがって、流入する排気ガスの流入量が少ないときに絞られた状態で排気ガスが可変ノズルを通過し、集中してタービンに排気ガスを衝突させることができる。一方、図５（ｂ）では、ベーン６２同士によって形成される空間が広いため、圧力損失が低い状態に排気ガスの流路が確保される。このように、開度を制御することにより、過給機２０から機関１０へ供給される空気量が負荷変動量ΔＴに応じた空気量だけ調整されるように制御してもよい。   FIG. 5A shows a variable nozzle with a small opening, and FIG. 5B shows a variable nozzle with a large opening. In FIG. 5A, since the space formed by the vanes 62 is small, the flow path of the exhaust gas is narrowed. Therefore, the exhaust gas can pass through the variable nozzle while being throttled when the inflow amount of the inflowing exhaust gas is small, and the exhaust gas can collide with the turbine in a concentrated manner. On the other hand, in FIG. 5B, since the space formed by the vanes 62 is wide, the flow path of the exhaust gas is secured in a state where the pressure loss is low. Thus, by controlling the opening degree, the air amount supplied from the supercharger 20 to the engine 10 may be controlled so as to be adjusted by the air amount corresponding to the load fluctuation amount ΔT.

以上のように、本実施の形態によれば、負荷（出力トルク）の変動に対する特性を正確に模擬する機関負荷試験装置及びその制御プログラムを提供することができる。特に、船舶用の大型ディーゼル機関のように大出力の機関においてダイナモやモータ／ジェネレータ等の電気制動機を用いることなく短周期の負荷変動を再現することができる。これにより、正確な機関負荷試験を行うことを可能とすると共に、装置構成を簡素化することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an engine load test apparatus and its control program that accurately simulate characteristics with respect to fluctuations in load (output torque). In particular, in a high-power engine such as a large diesel engine for ships, it is possible to reproduce a short cycle load fluctuation without using an electric brake such as a dynamo or a motor / generator. This makes it possible to perform an accurate engine load test and to simplify the device configuration.

＜産業上の利用可能性＞
本発明は、ディーゼル機関等の動力機関に対して短周期の負荷変動を考慮した機関負荷試験を実現することができる。本発明の適用範囲は、あらゆる動力機関とすることができるが、特に舶用機関等の大きな負荷（出力トルク）を有する機関において有効である。 <Industrial applicability>
The present invention can realize an engine load test in consideration of short cycle load fluctuations for a power engine such as a diesel engine. The scope of application of the present invention can be any power engine, but is particularly effective in an engine having a large load (output torque) such as a marine engine.

１０ 機関、１６ 給気レシーバ、１８ 排気レシーバ、２０ 過給機、２４ 水制動機、２８ 給水弁、３０ 排水弁、３４ 給気バイパス弁、３６ 排気バイパス弁、４０ 機関制御部、４２ 水制動機制御部、４４ 抽気制御部、４６ スロットル弁制御部、５０ 給気スロットル弁、５２ 排気スロットル弁、５４ 試験条件設定部、１００，１０２ 機関負荷試験装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine, 16 Air supply receiver, 18 Exhaust receiver, 20 Supercharger, 24 Water brake, 28 Water supply valve, 30 Drain valve, 34 Air supply bypass valve, 36 Exhaust bypass valve, 40 Engine control part, 42 Water brake Control unit, 44 Extraction control unit, 46 Throttle valve control unit, 50 Supply air throttle valve, 52 Exhaust throttle valve, 54 Test condition setting unit, 100, 102 Engine load test device.

Claims (15)

機関に負荷を与えるための機関負荷試験装置であって、
前記機関からの回転力が伝達される回転体に流体制動力を与える流体制動機と、
前記機関への給気又は前記機関からの排気を制御する気体調節手段と、
試験条件を設定する試験条件設定手段と、
前記試験条件設定手段において設定された試験条件に従って前記流体制動機及び前記気体調節手段を制御する負荷制御手段と
を備えたことを特徴とする機関負荷試験装置。 An engine load test device for applying a load to the engine,
A fluid brake for applying a fluid braking force to a rotating body to which the rotational force from the engine is transmitted;
Gas adjusting means for controlling supply of air to the engine or exhaust from the engine;
Test condition setting means for setting test conditions;
An engine load test apparatus comprising load control means for controlling the fluid brake and the gas adjusting means in accordance with test conditions set in the test condition setting means. 請求項１に記載の機関負荷試験装置であって、
前記機関は過給機を備え、
前記気体調節手段は、前記過給機から前記機関への給気又は前記機関からの排気を抽気する抽気手段であることを特徴とする機関負荷試験装置。 The engine load test device according to claim 1,
The engine comprises a supercharger;
The engine load test apparatus according to claim 1, wherein the gas adjusting means is an extraction means for extracting supply air from the supercharger to the engine or exhaust from the engine. 請求項２に記載の機関負荷試験装置であって、
前記負荷制御手段は、前記試験条件設定手段において設定された非定常運転の設定に従って前記抽気手段を制御して前記抽気の量を時間的に変動させることを特徴とする機関負荷試験装置。 The engine load test device according to claim 2,
The engine load test apparatus characterized in that the load control means controls the extraction means in accordance with the setting of the unsteady operation set in the test condition setting means, and varies the amount of extraction in time. 請求項２又は３に記載の機関負荷試験装置であって、
前記負荷制御手段は、前記試験条件設定手段において設定された定常運転の設定に従って前記抽気手段を制御して前記抽気を一定量に維持することを特徴とする機関負荷試験装置。 The engine load test device according to claim 2 or 3,
The engine load test apparatus characterized in that the load control means controls the extraction means in accordance with the setting of steady operation set in the test condition setting means to maintain the extraction at a constant amount. 請求項３又は４に記載の機関負荷試験装置であって、
前記負荷制御手段は、前記流体制動機を制御して制動量を時間的に変化させるとともに、前記制動量の変動周期を前記抽気の量の変動周期よりも長くすることを特徴とする機関負荷試験装置。 The engine load test device according to claim 3 or 4,
The engine load test characterized in that the load control means controls the fluid brake to change a braking amount with time, and makes a fluctuation cycle of the braking amount longer than a fluctuation cycle of the extraction amount. apparatus. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の機関負荷試験装置であって、
前記流体制動機は、内部の流体量を調整する流体量調節手段を備えることを特徴とする機関負荷試験装置。 The engine load test device according to any one of claims 1 to 5,
The engine load test apparatus according to claim 1, wherein the fluid brake includes fluid amount adjusting means for adjusting an amount of fluid inside. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の機関負荷試験装置であって、
前記負荷制御手段は、前記試験条件設定手段において設定された前記機関の出力トルクに相当する前記流体制動機及び前記気体調節手段の制御条件を導出し、前記制御条件に応じて前記流体制動機及び前記気体調節手段を制御することを特徴とする機関負荷試験装置。 The engine load test apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The load control means derives a control condition of the fluid brake and the gas adjusting means corresponding to the output torque of the engine set in the test condition setting means, and the fluid brake and the gas brake according to the control condition An engine load test apparatus for controlling the gas adjusting means. 請求項２〜７のいずれか１項に記載の機関負荷試験装置であって、
前記抽気手段は、抽気経路に設けた前記給気又は前記排気の量を調節する抽気弁であることを特徴とする機関負荷試験装置。 The engine load test apparatus according to any one of claims 2 to 7,
The engine load test apparatus according to claim 1, wherein the extraction means is an extraction valve that adjusts an amount of the supply air or the exhaust gas provided in an extraction path. 請求項２〜８のいずれか１項に記載の機関負荷試験装置であって、
前記給気又は前記排気の量を検出する抽気量検出手段を備え、
前記負荷制御手段は、前記抽気量検出手段における検出結果に応じて前記抽気手段を制御することを特徴とする機関負荷試験装置。 The engine load test apparatus according to any one of claims 2 to 8,
A bleed amount detecting means for detecting the amount of the air supply or the exhaust;
The engine load test apparatus, wherein the load control means controls the extraction means in accordance with a detection result in the extraction amount detection means. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の機関負荷試験装置であって、
前記試験条件設定手段において前記機関の運転条件を設定することを特徴とする機関負荷試験装置。 The engine load test apparatus according to any one of claims 1 to 9,
An engine load test apparatus, wherein the test condition setting means sets an operating condition of the engine. コンピュータにより機関に負荷を与えるための機関負荷試験装置を制御するプログラムであって、
コンピュータに、
試験条件を取得するステップ１と、
前記機関の出力トルクを取得するステップ２と、
前記出力トルクに相当する気体量を導出するステップ３と、
前記機関への給気又は前記機関からの排気から前記気体量分を調整する気体調整手段を制御するステップ４と
を実行させることを特徴とする機関負荷試験装置の制御プログラム。 A program for controlling an engine load test device for applying a load to an engine by a computer,
On the computer,
Step 1 for obtaining test conditions;
Obtaining an output torque of the engine;
Deriving a gas amount corresponding to the output torque; and
A control program for an engine load test apparatus, characterized by causing step 4 of controlling a gas adjusting means for adjusting the amount of gas from supply to the engine or exhaust from the engine. 請求項１１に記載の機関負荷試験装置の制御プログラムであって、
前記ステップ１では、前記機関負荷試験装置の定常運転及び非定常運転の試験条件を取得することを特徴とする機関負荷試験装置の制御プログラム。 A control program for an engine load test apparatus according to claim 11,
In the step 1, a control program for an engine load test apparatus, wherein test conditions for steady operation and non-steady operation of the engine load test apparatus are acquired. 請求項１２に記載の機関負荷試験装置の制御プログラムであって、
前記ステップ１において非定常運転が設定された場合、前記ステップ２では前記出力トルクの変動量が取得されることを特徴する機関負荷試験装置の制御プログラム。 A control program for an engine load test apparatus according to claim 12,
A control program for an engine load test apparatus according to claim 2, wherein when the unsteady operation is set in step 1, the variation amount of the output torque is acquired in step 2. 請求項１３に記載の機関負荷試験装置の制御プログラムであって、
前記ステップ３では、前記機関の回転数と負荷から決められた空気量マップを参照して前記出力トルクに相当する空気量を前記気体量の変動量として導出することを特徴とする機関負荷試験装置の制御プログラム。 A control program for an engine load test apparatus according to claim 13,
In the step 3, an engine load test apparatus is characterized in that an air amount corresponding to the output torque is derived as a variation amount of the gas amount with reference to an air amount map determined from the rotational speed and load of the engine. Control program. 請求項１４に記載の機関負荷試験装置の制御プログラムであって、
前記気体量の変動量は、前記過給機の伝達関数に応じて導出することを特徴とする機関負荷試験装置の制御プログラム。 A control program for an engine load test apparatus according to claim 14,
The control program for an engine load test apparatus, wherein the variation amount of the gas amount is derived according to a transfer function of the supercharger.
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