JP2012077648A - 船舶のエンジン制御装置および方法 - Google Patents

船舶のエンジン制御装置および方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2012077648A
JP2012077648A JP2010222080A JP2010222080A JP2012077648A JP 2012077648 A JP2012077648 A JP 2012077648A JP 2010222080 A JP2010222080 A JP 2010222080A JP 2010222080 A JP2010222080 A JP 2010222080A JP 2012077648 A JP2012077648 A JP 2012077648A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rudder angle
engine control
correction
control device
engine speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010222080A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4918156B1 (ja
Inventor
Junya Miyata
淳也 宮田
Shoichi Inami
昭一 稲見
Yasuyuki Tsuji
辻　　康之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP2010222080A priority Critical patent/JP4918156B1/ja
Priority to KR1020127028868A priority patent/KR101266024B1/ko
Priority to CN2011800293562A priority patent/CN102959216A/zh
Priority to PCT/JP2011/067482 priority patent/WO2012043055A1/ja
Priority to TW100132541A priority patent/TW201213652A/zh
Application granted granted Critical
Publication of JP4918156B1 publication Critical patent/JP4918156B1/ja
Publication of JP2012077648A publication Critical patent/JP2012077648A/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/22—Use of propulsion power plant or units on vessels the propulsion power units being controlled from exterior of engine room, e.g. from navigation bridge; Arrangements of order telegraphs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/21—Control means for engine or transmission, specially adapted for use on marine vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

【課題】船舶の主機回転数を一定とする制御において、操舵による燃費の悪化を防止する。
【解決手段】制御対象１０の船舶主機の回転数Ｎｅをフィードバックして、目標回転数Ｎｏとの偏差を求め制御部１１に入力する。制御部１１においてＰＩＤ演算を行い、主機回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｏに維持する。制御対象１０において舵角を検出する。演算部１２において検出される舵角に基づいてガバナ指令の補正量を算出する。算出された補正量に基づいてガバナ指令を補正する。補正は検出された舵角が大きいほどガバナ指令を大きい値とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶の主機回転数を一定の目標回転数に維持するエンジン制御装置に関する。
船舶では、プロペラ回転数（主機回転数）を一定値に維持する回転数一定制御が広く採用される。すなわち船舶主機のガバナ制御では、ＰＩＤ制御により実回転数が目標回転数に維持される。また、レーシング時における過回転を防止するために機関のシミュレーションモデルに基づきＰＩＤ制御パラメータを変更する構成も知られている（特許文献１）。
特開平８−２００１３１号公報
しかし、従来の回転数一定制御では、操舵による船体抵抗の増大を考慮したものはなく、舵を切った際に船体抵抗の変動により主機回転数が変動し燃費が悪化すると言う問題がある。
本発明は、船舶の主機回転数を一定とする制御において、操舵による燃費の悪化を防止することを目的としている。
本発明の船舶のエンジン制御装置は、舵角に関わる舵角情報を検出する検出手段と、舵角情報に基づき主機の回転数の変動を予測し、燃料供給量を補正して変動を防止する補正手段とを備えたことを特徴としている。
舵角情報には、例えば舵角またはその角速度が含まれる。補正手段は、例えば角速度が大きいほど燃料供給量を増大する補正を行う。また、補正手段は、例えば舵角が大きいほど燃料供給量を増大する補正を行う。
例えば上記補正において、主機の操作端に出力されるガバナ指令が直接補正される。また例えば主機の操作端に出力されるガバナ指令が制御部におけるＰＩＤ演算により求められ、上記補正によりＰＩＤ演算のＰゲインまたはＤゲインが変更される。
本発明の船舶は、上記エンジン制御装置を備えたことを特徴としている。
本発明の船舶のエンジン制御方法は、舵角に関わる舵角情報を検出し、舵角情報に基づき主機の回転数の変動を予測し燃料供給量を補正して変動を防止することを特徴としている。
本発明によれば、船舶の主機回転数を一定とする制御において、操舵による燃費の悪化を防止することができる。
第１実施形態のエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。 第２実施形態のエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態におけるエンジン制御装置の構成を示す制御ブロック図である。
図１において、制御対象１０はプロペラに連結された主機（図示せず）および舵（図示せず）を含む船体の推進に関わる主要な機関である。主機のガバナ制御は、例えばＰＩＤ制御による回転数一定制御であり、目標回転数Ｎｏは操縦者により設定される。主機（図示せず）にはエンジン回転数を検出するためのセンサが設けられ、実回転数Ｎｅが検出される。実回転数Ｎｅは、入力側にフィードバックされ、目標回転数Ｎｏとの偏差が取られ、ＰＩＤ演算を行う制御部１１に入力される。
制御部１１からは、ＰＩＤ演算で得られたガバナ指令が制御対象１０の主機の操作端に出力され、主機への燃料供給量が制御される。また、制御対象１０には、舵角かつ／またはその角速度を検出するセンサが設けられ、舵角に関わる情報（舵角かつ／またはその角速度）は演算部１２においてガバナ指令の補正量に変換される。
舵を切った際、一般に船体抵抗は増大し、これに伴って主機の実回転数Ｎｅは低下する。また、船体抵抗の増大による実回転数Ｎｅの変動（減速）幅は、船体抵抗の増大速度が速いほど大きい。船体抵抗の増大は、舵自身の抵抗増加によるものと斜航する船体の抵抗増加によるものとに分けられる。舵を切った直後には、船体は直進を続け舵自身の抵抗のみが増大するため船体抵抗の増大速度は相対的に小さい。一方、船体が旋回し始めると斜航船体による抵抗が発生し船体抵抗の増大速度は相対的に大きくなるが、舵による抵抗は若干低下する。また、旋回の角加速度が大きいと斜航によるの抵抗は増大し、旋回の角速度が一定になると、船体抵抗は一定になる。
すなわち、舵を切ってから船体抵抗が大きく増大するまでには遅れがあるため、第１実施形態では、舵角などの情報から船体抵抗の増大を予測し、演算部１２においてガバナ指令の補正量を算出して燃料供給量の補正を行う。
次に演算部１２における基本的なガバナ指令の補正の方法について説明する。第１の方法は、舵の角速度が大きいほど、ガバナ指令の補正量を増大し、燃料供給量を増大するものである。これは、舵の角速度が大きいと、より短時間で船体抵抗が増加するので（増大速度大）、実回転数Ｎｅのより大きな低減が予測されるためである。
また、第２の方法は、舵角が大きいほど、ガバナ指令の補正量を増大し、燃料供給量を増大するものである。すなわち、舵角が大きいときには、旋回半径が小さくなるため旋回の角加速度がより大きくなり、船体抵抗の急激な増大が予測され、実回転数Ｎｅの大幅な低下が予測されるためである。
なお、上記第１および第２の方法は、単独で利用することも可能であるが、組み合わせて利用することもできる。
また、補正量を増大するタイミングは、舵を切った時から少し遅れた、旋回が開始されるタイミングであり、このタイミングは船形や船の質量（積荷を含む）など、船体の慣性を考慮して決められる。
一例としては、舵角θ、舵角速度ω、船体質量（積苛を含む）Ｍ、ｎ個の船体形状パラメータαｉを含むパラメータ、あるいはその一部のパラメータ（少なくともθまたはωは含む）に基づき時間ｔに関する船体抵抗ｆ（ｔ；θ，ω，Ｍ，αｉ）をシミュレーション（例えばＭＭＧモデル等を利用）や実験等を用いて求め、その導関数（ｄｆ／ｄｔ）に相関させて補正量を算出する。この場合、演算部１２では近似式やメモリ（図示せず）に記憶されたルックアップテーブルなどを用いて補正量が算出される。
以上のように、第１実施形態によれば、舵を切った際に、舵角やその角速度から主機実回転数の低下を予測し、燃料供給量を予め増大させることで実回転数の変動を防止し、燃料消費を抑えることができる。
なお、第１実施形態では、ガバナ指令を直接補正したが、演算部による補正を回転数偏差に施す形式であってもよい。
次に図２を参照して、本発明の第２実施形態のエンジン制御装置について説明する。なお、図２は、第２実施形態のエンジン制御装置の構成を示す制御ブロック図である。
第１実施形態では、舵角や舵の角速度に基づいてガバナ指令が直接補正されたが、第２実施形態のエンジン制御装置では、制御部１１のゲインが演算部１３により変更される。なお、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。
第２実施形態では、制御部１１のＰＩＤ演算におけるＰ、Ｄのゲインを第１実施形態の第１、第２の方法に対応する第３、第４の方法で変更する。すなわち、第３の方法では、舵の角速度がより大きいときにＰのゲインおよび／またはＤのゲインをより大きくし、回転数変動に対して敏感な制御を行う。また第４の方法では、舵角がより大きいときにＰのゲインおよび／またはＤのゲインをより大きく設定する。
以上のように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１実施形態で説明された各構成は、技術的に矛盾しない限りにおいて第２実施形態においても適用できる。
なお、制御部には、ＰＩＤ制御に限らず、現代制御理論、適用制御、学習制御等にも適用可能である。
１０ 制御対象
１１ 制御部（ＰＩＤ演算部）
１２ 演算部
１３ 演算部

Claims (8)

  1. 舵角に関わる舵角情報を検出する検出手段と、
    前記舵角情報に基づき主機の回転数の変動を予測し、燃料供給量を補正して前記変動を防止する補正手段と
    を備えることを特徴とする船舶のエンジン制御装置。
  2. 前記舵角情報に、前記舵角またはその角速度が含まれることを特徴とする請求項１に記載の船舶のエンジン制御装置。
  3. 前記補正手段は、前記角速度が大きいほど前記燃料供給量を増大する補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の船舶のエンジン制御装置。
  4. 前記補正手段は、前記舵角が大きいほど前記燃料供給量を増大する補正を行うことを特徴とする請求項２または３の何れか一項に記載の船舶のエンジン制御装置。
  5. 前記補正において、前記主機の操作端に出力されるガバナ指令が直接補正されることを特徴とする請求項３または４の何れか一項に記載の船舶のエンジン制御装置。
  6. 前記主機の操作端に出力されるガバナ指令が制御部におけるＰＩＤ演算により求められ、前記補正により前記ＰＩＤ演算のＰゲインまたはＤゲインが変更されることを特徴とする請求項３または４の何れか一項に記載の船舶のエンジン制御装置。
  7. 請求項１〜６の何れか一項に記載のエンジン制御装置を備えることを特徴とする船舶。
  8. 舵角に関わる舵角情報を検出し、前記舵角情報に基づき主機の回転数の変動を予測し燃料供給量を補正して前記変動を防止することを特徴とする船舶のエンジン制御方法。
JP2010222080A 2010-09-30 2010-09-30 船舶のエンジン制御装置および方法 Expired - Fee Related JP4918156B1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010222080A JP4918156B1 (ja) 2010-09-30 2010-09-30 船舶のエンジン制御装置および方法
KR1020127028868A KR101266024B1 (ko) 2010-09-30 2011-07-29 선박의 엔진 제어 장치 및 방법
CN2011800293562A CN102959216A (zh) 2010-09-30 2011-07-29 船舶的引擎控制装置及方法
PCT/JP2011/067482 WO2012043055A1 (ja) 2010-09-30 2011-07-29 船舶のエンジン制御装置および方法
TW100132541A TW201213652A (en) 2010-09-30 2011-09-09 Marine engine control device and method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010222080A JP4918156B1 (ja) 2010-09-30 2010-09-30 船舶のエンジン制御装置および方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP4918156B1 JP4918156B1 (ja) 2012-04-18
JP2012077648A true JP2012077648A (ja) 2012-04-19

Family

ID=45892531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010222080A Expired - Fee Related JP4918156B1 (ja) 2010-09-30 2010-09-30 船舶のエンジン制御装置および方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP4918156B1 (ja)
KR (1) KR101266024B1 (ja)
CN (1) CN102959216A (ja)
TW (1) TW201213652A (ja)
WO (1) WO2012043055A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210092688A (ko) 2020-01-16 2021-07-26 나부테스코 가부시키가이샤 연료 공급 제어 장치, 연료 공급 제어 방법 및 연료 공급 제어 프로그램을 기록한 기록 매체
JP7448415B2 (ja) 2020-01-28 2024-03-12 ナブテスコ株式会社 燃料制御装置、及び舵制御装置
JP7448414B2 (ja) 2020-01-28 2024-03-12 ナブテスコ株式会社 舵制御装置及び船舶

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102991662B (zh) * 2012-12-24 2015-04-15 上海海事大学 一种艉轴双螺旋桨电力推进船舶的舵效补偿装置及方法
EP3481717B1 (en) 2016-07-07 2024-04-24 CPAC Systems AB Method for a propulsion arrangement for a marine vessel
JP7019369B2 (ja) * 2017-10-11 2022-02-15 ナブテスコ株式会社 遠隔制御装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08200131A (ja) * 1995-01-26 1996-08-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 舶用電子ガバナの負荷変動制御器
JP2009202644A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 船舶の推進制御装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3990155B2 (ja) 2000-01-14 2007-10-10 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 船舶推進駆動システム
CN1264724C (zh) * 2001-09-18 2006-07-19 本田技研工业株式会社 喷射推进船
JP2005254849A (ja) 2004-03-09 2005-09-22 Yamaha Marine Co Ltd 船舶の操舵装置
JP5188777B2 (ja) * 2007-06-11 2013-04-24 ナブテスコ株式会社 舶用制御装置及びその表示器
US8155813B2 (en) * 2008-12-25 2012-04-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Control device for vessel equipped with exhaust heat recovery system and the vessel equipped with the control device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08200131A (ja) * 1995-01-26 1996-08-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 舶用電子ガバナの負荷変動制御器
JP2009202644A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 船舶の推進制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210092688A (ko) 2020-01-16 2021-07-26 나부테스코 가부시키가이샤 연료 공급 제어 장치, 연료 공급 제어 방법 및 연료 공급 제어 프로그램을 기록한 기록 매체
JP7448415B2 (ja) 2020-01-28 2024-03-12 ナブテスコ株式会社 燃料制御装置、及び舵制御装置
JP7448414B2 (ja) 2020-01-28 2024-03-12 ナブテスコ株式会社 舵制御装置及び船舶

Also Published As

Publication number Publication date
JP4918156B1 (ja) 2012-04-18
KR20120138822A (ko) 2012-12-26
KR101266024B1 (ko) 2013-05-21
TW201213652A (en) 2012-04-01
CN102959216A (zh) 2013-03-06
WO2012043055A1 (ja) 2012-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4918156B1 (ja) 船舶のエンジン制御装置および方法
JPWO2010074043A1 (ja) 排熱回収システムを搭載した船舶の制御装置及びその制御装置を備える船舶
JP4854756B2 (ja) 舶用エンジン制御システム
EP2400124B1 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP2008274911A (ja) 船舶推進機のエンジン制御装置
WO2012032878A1 (ja) 舶用エンジン制御システム及び方法
JP2014065414A (ja) ハイブリッド車のモータ制御装置
CA2666669A1 (en) Control apparatus for small boat
CN102187077B (zh) 发动机转速控制装置
JP5822722B2 (ja) 制御装置及び水中航走体
JP2010096092A (ja) エンジン回転数制御装置
JP2019148212A (ja) 舶用主機関の制御システム
JP5173745B2 (ja) 定点保持制御装置およびその方法並びにプログラム
WO2010113655A1 (ja) 舶用エンジン制御システム
US11027812B2 (en) Method for a propulsion arrangement for a marine vessel
JP2009179263A (ja) 自動操舵装置
JP4790072B1 (ja) 舶用エンジンの制御装置および方法
JP2013139185A (ja) 水中航走体及びその制御装置
JP2021116057A (ja) 舵制御装置及び船舶
JP5251028B2 (ja) 車両用操舵制御装置
JP4888867B2 (ja) 舶用エンジンのガバナ制御装置および制御方法
JP2004359059A (ja) 可変ピッチプロペラ船の推進制御装置
JP7448415B2 (ja) 燃料制御装置、及び舵制御装置
JP2010236513A (ja) 舶用エンジン制御システム
JP2021113507A (ja) 燃料供給制御装置、燃料供給制御方法および燃料供給制御プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120118

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120127

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150203

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees