JPH0749402Y2 - エンジン補機試験装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、主に内燃機関に装備される補機類の性能を実
際的な運転条件下にて試験するための装置に関する。

（従来の技術とその解決すべき問題点） 一般にエンジンにはその運転の継続に必要な補助的な機
器あるいは運転以外の何等かの用途に供するためにエン
ジンによって駆動される機器として、例えば車両用の内
燃機関であれば、真空ポンプ、オルタネータ、エアーコ
ンプレッサ、パワーステアリング用オイルポンプ、空調
用コンプレッサなどの補機が設けられており、何れも機
関の動力によって駆動されるようになっている。

ところで、こうした各種の補機類はエンジンの運転中に
それぞれの機能や性質によって様々なパターンの下で使
用されることになるが、これまでは各々の補機について
予め個別的に性能及び耐久性の試験が施されてはいたも
のの、実際にエンジンに装備した状態の前記運転パター
ン下での耐久性あるいは信頼性等が保証されていたわけ
ではなかった。このため、ユーザーによる実際の使用条
件下で発生する故障等については予期するのが困難であ
り、またこれを防ぐために過剰品質化する傾向が生じる
という問題が有った。

一方、エンジンそのものを実際に車両に搭載したのと同
様の疑似走行条件下に置いてその運転性能を試験すると
いう、いわゆるベンチシミュレータは開発されているが
（例えば特公昭55−37687号公報を参照）、これは前述
の通りエンジン自体の性能を試験することは可能である
が、補機については特別な対応手段を持たないため、上
記の問題を解決しうるものではなかった。

本考案はこのような現状に着目してなされたもので、エ
ンジンに装備する補機の性能試験を実際的条件下にて効
率良く実行できる試験装置を提供することを目的として
いる。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本考案では、第１図に示した
ように、エンジン101の運転状態を予め定められた運転
パターンとなるように制御するエンジン制御手段102
と、前記エンジン101によって駆動される複数の補機103
の作動ないし負荷状態を同時に制御する補機制御手段10
4と、前記補機103の性能を計測する計測手段105と、前
記計測結果に基づいて当該補機の異常の有無を判定する
監視手段106とを備える。また、かつ前記補機制御手段1
04は補機103の試験に伴う出力を工場の周辺設備の負荷
装置に供給するものとする。

（作用） 上記構成にあっては、エンジン制御手段102により予め
定められた運転パターンとなるように運転状態が制御さ
れるエンジン101の駆動力によりオルタネータ、コンプ
レッサ、油圧ポンプ等の各種の補機103が駆動され、か
つ当該補機103の作動状態ないし負荷状態が周辺設備へ
の補機出力の供給を含めて補機制御手段104によって制
御されるため、補機103は負荷を伴う実際的な運転条件
におけるのと同様な態様で駆動されることになる。この
ようにして駆動される補機103の作動状況及び異常の有
無は計測手段105による性能計測に基づき監視手段106を
介して監視されるため、人的な監視の必要もなく、自動
的に当該補機の信頼性ないし耐久性の評価が行われる。
一方、試験される各種補機の当該試験に伴う出力が工場
の周辺設備に供給されることから、周辺設備を含む装置
全体としてのエネルギ利用効率が向上する。

（実施例） 以下、本考案を車両用エンジンに適用した実施例を図面
に基づいて説明する。

第２図に試験装置の機械的構成の概念を示す。

図において、10は大型車両用のディーゼルエンジン、11
はエンジン制御装置、12は補機制御装置、13は補機性能
の計測装置、14は監視装置である。

この場合、前記制御装置11は周知の動力計等からなる負
荷投入手段（図示せず）を有し、エンジン10の回転数及
び油圧等を検出しつつ燃料噴射量を制御して所定の運転
状態となるようにエンジン10を制御する。このとき、エ
ンジン10は制御装置11において予め定められた所定の運
転パターン、例えば回転数3500rpmの定常運転や11モー
ドを繰り返すパターンに従って、エンジン10自体及び後
述する補機類や試験装置側に何等かの異常が発生する
か、あるいは手動による停止措置がなされない限り継続
的に自動運転される。

補機制御装置12は、補機の種類に応じて当該補機の出力
を必要により検出しながらその作動状態や負荷を制御す
るものである。その具体的構成は補機によって異なるの
で後述する。計測装置は前記補機制御装置12の制御下に
ある補機の性能指標となる量もしくは出力を検出してこ
れを監視装置14に供給する機能を有する。これを受けて
監視装置14は、予め定められた基準値との比較等に基づ
き当該補機の性能・耐久性・異常発生について判定及び
評価を行い、また測定経過及び評価結果等につき図示し
ないプリンタやディスプレイ装置に出力する機能を有す
る。なお、前記制御装置11,12、計測装置13、監視装置1
4の制御部分については、計測・制御機能を有するパー
ソナルコンピュータ及びプリンタをはじめとするその周
辺装置等により構成することが可能である。

一方、図中30〜80は補機を示しており、30はオルタネー
タ、40はパワーステアリング用のオイルポンプ、50は空
調用のコンプレッサ、60は排ガス対策装置等に供給する
負圧エアを発生する真空ポンプ、70はブレーキ系統等に
供給する正圧の高圧エアを発生するエアーコンプレッサ
である。前記の各種補機30〜70は周知のようにベルト式
伝導機構や油圧装置を介してエンジン10の発生動力によ
り駆動される。

第３図は上記構成下での試験装置全体の作動内容の概略
を示した流れ図で、上述した通り何等かの異常が発生す
るまで試験が繰り返される。

次に、上記補機制御装置12の具体的な内容について第４
図に基づいて説明する。なお、第４図において破線はエ
ンジン及びエンジンによって駆動される補機類とその電
気・空油圧系統を、実線は試験装置側の主として補機制
御手段における空油圧系統を、一点鎖線は同じく電気系
統をそれぞれ示している。

まず、オルタネータ30はその出力がレギュレータ31及び
整流器32を介して24ボルトの直流電流として取り出され
るので、これに対して第一には補機制御装置の一部を構
成するシーケンサ33からの固定発生電流値を印加するこ
とにより、第二には前記出力を回生回路34により昇圧及
び交流化して、試験装置が設置された実験場あるいは工
場の交流200ボルトの商用電源に戻すことにより、バッ
テリ充電負荷あるいはヘッドランプ等の電気装置を使用
したのと同様の負荷を付与する。また、この間エンジン
10はその回転数が規定アイドル回転数よりも低下しない
ようにエンジン制御装置11により制御される。なお、図
中35はオルタネータ30の発生電圧を計る電圧計、36は同
発生電流を計る電流計、37はオルタネータ30に対する計
測装置13（第２図）にあたるもので、回生回路34による
回生電力量を計る電力計である。

この場合、オルタネータ30の性能評価は、上記回生電力
がその最低基準値以上の値を所定の時間にわたって継続
したか否かを第２図の監視装置14を介して監視すること
により行なわれる。この間の回生電力量と異常事態発生
時の経過は監視装置14によって記録されるので、後にこ
れを参照することによりオルタネータ30の性能と耐久性
を評価することができる。なお、オルタネータ30に限ら
ないが、補機負荷が加わるとその負荷増大分だけエンジ
ン10の出力が低下するので、このエンジン側の出力の低
下量を監視することによっても補機の性能判定が可能で
あり、これによれば同時にエンジンの性能試験も行える
（第５図参照）。

第二に、パワーステアリング用オイルポンプ40である
が、これはその吐出ポートと吸入ポートを接続する油圧
回路の途中に互いに流量特性の異なる２個の電磁弁41A
と41Bを並列的に介装し、シーケンサ42からの信号によ
り切り換わる切換スイット43により電磁弁41Aまたは41B
を選択するという動作を繰り返させることにより、実際
の走行条件下にてステアリングを操作したときと同様の
負荷をオイルポンプ40に加えるようにしている。なお、
44はリリーフ弁、45は作動油のリザーブタンク、46は圧
力計、47は水冷のオイルクーラ、48Aと48Bは手動弁であ
る。

上記電磁弁41A、41Bの具体的な設定としては、例えばエ
ンジン10の設定回転数がアイドル回転数＋α以下のとき
はポンプ40の吐出能力の80〜100％相当、前記設定回転
数を超えるときは同じく５〜10％相当の負荷となるよう
にしておく（第６図参照）。そして、このときのオイル
ポンプ40の評価は、前記負荷の高低の繰り返し回数と経
過時間及び油圧・油温を計測装置13で計測しながら、油
圧・油温異常を生じることなく予め定めた所定の時間を
経過するか否かを監視装置14により判定することにより
自動的に行なわれる。なお、この場合の油圧や油温の変
化の経過も監視装置14に記録され、評価のための有形の
資料として供される。

第三に、コンプレッサ50であるが、これは原則としてシ
ーケンサ51からの信号により作動する電磁クラッチ52を
介してその駆動が制御される。ただし、シーケンサ51が
設定したコンプレッサ駆動期間内においては冷風温度と
エンジン回転数とに応じて制御され、これに冷媒圧力に
応じた停止機能が加わる。即ち、エンジン10の回転数が
回転数センサ53により検出され、この検出回転数が所定
値以上であるときにシーケンサ51は所定時間にわたりク
ラッチ52がつながるようにこれを駆動するという制御を
周期的に繰り返す。このようにしてコンプレッサ50が駆
動されたのち、冷凍回路内の圧力が所定値以上に上昇し
たときはこれを検知した圧力スイッチ53Aが閉成して第
一の電動ファン54Aを作動させ、第一の熱交換器55Aに送
風して圧力低下を促す。この熱交換器55Aを出た冷媒
は、冷媒リザーブタンク56、電磁弁57（クラッチ52がオ
ンで接続状態のときに開くように制御される、）、膨張
弁58を経て第二の熱交換器（コンデンサ）に供給され
る。この第二の熱交換器55Bに対しては、前記電磁弁57
に連動してクラッチ52がオンのときには常時作動するよ
うに回路構成された電動ファン54Bにより送風が行なわ
れる。この第二の熱交換器55Bの出口温度に感応する温
度スイッチ53Bが設けられており、このスイッチ53Bを介
して、例えば冷風温度が20℃以下になると電磁クラッチ
52への通電が停止してコンプレッサ50の駆動が停止され
るようになっている。これにより冷風の温度が約20℃に
保たれる。なお、この冷風は試験装置の環境温度を調節
するためにも利用される。また、59Aと59Bはそれぞれ回
路内圧力の異常上昇と異常低下を検出する圧力スイッチ
であり、前記圧力異常が生じると電磁クラッチ52への通
電を停止してコンプレッサ50の駆動を非常停止する機能
を有している。

このコンプレッサ50の性能評価は、計測装置13を介して
検出した冷風温度または熱交換器55Bの出入り口温度と
クラッチ52のオンオフの回数とが所定の基準値を満足す
るか否かを監視装置14により判定することにより行なわ
れる。なお、監視装置14は前記評価内容を記録すること
に加えて、圧力スイッチ59A,59Bの作動による非常停止
時には警報を発する機能を有する。

第四の補機である真空ポンプ60は、機関油圧により常時
的に駆動され、その発生負圧を貯留する負圧タンク61の
圧力を周期的に変化させることにより試験される。真空
ポンプ60は、第一の三方電磁弁62Aを介して負圧タンク6
1または大気側へと連通され、負圧タンク61は第二の三
方電磁弁62Bを介して希釈用の所定容量の大気を貯留し
た大気タンク63へと連通される。前記第二の三方電磁弁
62Bは負圧タンク61への通路を閉ざしている間に大気タ
ンク63へと大気を補給する。前記各三方電磁弁62A,62B
はシーケンサ64を介して相反的に開閉する作動を周期的
に繰り返す。つまり、第一の三方電磁弁62Aが負圧タン
ク61と真空ポンプ60とを連通しているときは第二の三方
電磁弁62Bは負圧タンク61への通路を閉ざしており、こ
れにより負圧タンク61には真空ポンプ60による発生負圧
が蓄積される。このようにしてある程度真空ポンプ60の
負荷作動がなされると、次に第一の三方電磁弁62Aは真
空ポンプ60の吸込ポートを大気に連通するとともに負圧
タンク61への通路を閉ざし、このとき第二の三方電磁弁
62Bは大気タンク63と負圧タンク61とを連通する。これ
により負圧タンク61内の負圧が希釈される。なお、65は
負圧タンク61の圧力計、66と67は負圧回路を初期化する
ための手動弁である。

上記真空ポンプ60の性能評価は、測定装置13により負圧
タンク61の圧力を検出して、シーケンサ64で設定された
所定時間内に負圧タンク61内に基準値以上の負圧が確保
されるか否かと、上記三方電磁弁62A,62Bの切り換えに
よる負圧増減の繰り返し回数を監視装置14により判定す
ることにより行なわれる。

次に、第五の補機として設けられたエアーコンプレッサ
70は、その吐出高圧エアーが貯留されたタンク71の内圧
に応じて、当該内圧が所定範囲内で周期的に増減するよ
うに制御される。この制御は、タンク71の内圧に応動す
る差動機能を備えた圧力スイッチ72と、圧力スイッチ72
により相反的に開閉駆動される２個の電磁弁73A,73Bに
より次のようにして行なわれる。即ち、例えばタンク71
の内圧が下限値の5kg/cm²を下回ると、タンク71への通
路の開閉を司る第一の電磁弁73Aが開かれると共に、バ
イパス側の第二の電磁弁73Bが閉ざされ、これによりエ
アーコンプレッサ70の高圧吐出空気は乾燥器74を経てタ
ンク71へと圧送される。このようにしてタンク71の内圧
が上昇し8kg/cm²を超えると、スイッチ72が切り換わっ
て第一の電磁弁73Aを閉ざすと共に第二の電磁弁73Bを開
く。これによりコンプレッサ70の吐出側と吸込側とが連
通された状態になるため、タンク71への蓄圧は一時終了
する。

一方、タンク71には工場等で使用するための他の圧力タ
ンク（図示せず）に連通する通路が設けられており、そ
の途中にシーケンサ75によって開閉される第三の電磁弁
73Cが設けられている。前記シーケンサ75は、圧力スイ
ッチ72と連動しており、上述のようにしてタンク71の内
圧が上限値を超えて第一の電磁弁73Aが閉じると、前記
第三の電磁弁73Cを開いてタンク71の高圧空気を前記他
の圧力タンクへと導入するようになっている。これによ
りタンク71の内圧を下げるのであり、その過程で内圧が
下限値よりも低下すると第三の電磁弁73Cが閉ざされる
と共に圧力スイッチ72が切り換わって、再びコンプレッ
サ70によるタンク71への蓄圧が開始される。なお、図中
76はタンク71の圧力計、77A,77Bはチェック弁、78は手
動弁である。

エアーコンプレッサ70の性能評価は、上述のようにして
タンク71の内圧を増減した回数及び電磁弁73Cを開閉し
た回数を計測装置13により計り、規定回数以上の圧力変
化を達成したか否かを監視装置14により判定することに
より行なわれる。

なお、上記タンク71に貯留された高圧エアーは、シーケ
ンサ81により開閉制御される電磁弁82を介してエアシリ
ンダ駆動の排気シャッタ装置80に供給される。前記シー
ケンサ81は図示しない燃料噴射ポンプに連動しており、
燃料噴射ポンプのコントロールレバーが全閉位置となっ
た減速状態時に排気シャッタ装置80にエアを供給してエ
ンジン10の排気通路10Aを閉ざし、強いエンジンブレー
キ作用を発揮させる。これによりベンチ上で実際の走行
時と同様の減速運転状態のシミュレーションが可能にな
る。なお、減速時以外は電磁弁82が切り換えられ、排気
シャッタ装置80はエンジン排気通路10Aを開く。

（考案の効果） 以上の通り、本考案によれば各種の補機類をエンジンに
装備し、なおかつ工場や実験装置等の周辺設備に試験に
伴う補機出力を供給することにより性能試験において実
際の運転条件に近い条件を付与するようにしたので、当
該補機さらにはその駆動系統の実際的な性能及び信頼性
等を評価することができ、ひいては実用条件下で生じう
る種々の故障の対策が可能になると共に、補機やその駆
動系統に適切な耐久性及び品質を付与できるという効果
が得られる。

また、本考案によれば試験の対象となる補機の当該試験
に伴う出力、例えばオルタネータの発生電力やエアーコ
ンプレッサの高圧空気をそれぞれ試験場及び工場内の周
辺設備に供給するものとしたので、上述したように補機
に実際の運転条件下と同様の負荷を加えて効果的な性能
試験ができるばかりでなく、設備全体としてのエネルギ
利用効率が高められるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成概念を示すブロック図である。第
２図は本考案の一実施例の機械的構成の概念図、第３図
はその動作内容を示す流れ図、第４図は補機制御装置を
中心とした機械的構成の詳細図である。第５図は前記実
施例におけるオルタネータの負荷とエンジン出力との関
係をエンジン制御パターンの一例とともに示した制御特
性線図、第６図は同じくエンジン回転とパワーステアリ
ング用オイルポンプ負荷との関係を示した制御特性線図
である。 10…エンジン、11…エンジン制御装置、12…補機制御装
置、13…計測装置、14…監視装置、30…オルタネータ、
31……レギュレータ、32…整流器、33…シーケンサ、34
…回生回路、37…電力計、40…オイルポンプ、41A,41B
…電磁弁、42…シーケンサ、43…切換スイッチ、47…オ
イルクーラ、50…コンプレッサ、51…シーケンサ、52…
電磁クラッチ、53A…圧力スイッチ、53B…温度スイッ
チ、54A,54B…電動ファン、55A,55B…熱交換器、60…真
空ポンプ、61…負圧タンク、62A,62B…三方電磁弁、63
…大気タンク、64…シーケンサ、70…エアーコンプレッ
サ、71…タンク、72…圧力スイッチ、73A,73B…電磁
弁、75…シーケンサ、77A,77B…チェック弁、80…排気
シャッタ装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの運転状態を予め定められた運転
   パターンとなるように制御するエンジン制御手段と、前
   記エンジンによって駆動される複数の補機の作動ないし
   負荷状態を同時に制御する補機制御手段と、前記補機の
   性能を計測する計測手段と、前記計測結果に基づいて当
   該補機の異常の有無を判定する監視手段とを備え、かつ
   前記補機制御手段は補機の試験に伴う出力を工場の周辺
   設備の負荷装置に供給する構成としたことを特徴とする
   エンジン補機試験装置。