JP4339489B2 - エンジン発電機の電圧制御装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン発電機の自動電圧調整器（ＡＶＲ）の出力電圧を制御するエンジン発電機の電圧制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン発電機は、工事現場等の移動電源、ビル・工場・病院等の非常用電源又は商用電源の得られない地域での常備電源として広く活用されている。エンジン発電機においては、負荷投入により急激に負荷が増加すると、発電機を駆動しているエンジンの出力が負荷の増大に追従できず、エンジン回転速度が瞬間的に大きく低下する。このエンジン回転速度の低下は発電機に接続されている負荷に悪影響を及ぼすので、定格回転速度に対する低下率や、回転が低下してから定格回転速度に復帰するまでの所要時間を所定の範囲以内とするように規定で規定されている。
【０００３】
エンジン発電機の負荷が急激に増大すると、エンジン回転速度が低下し、これに伴ってガバナが作動して燃料噴射量を増加させる。しかし、発電機は一般的に過給機付きエンジンによって駆動されているので、燃料噴射量の増加に対して給気圧力の増加が遅れる。したがって、エンジン回転速度の回復も遅れることになる。そこで、従来から、エンジン回転速度の回復を速めるための技術が多く提案されており、例えば特開平５−１１１２９８号公報に開示された技術によると、発電機に加えられている負荷を一時的に軽減する手段として自動電圧調整器の励磁電流を一定時間だけ一定割合低下させてその出力電圧を降下させる出力電圧制御が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平５−１１１２９８号公報に開示された技術による制御は、発電機の出力電流又は出力電力等の発電機側の負荷情報によって行われているので、出力電流センサ及び出力電力検出器等が必要となる。発電機の負荷は通常大きなエネルギを対象としており、よって出力電圧値及び出力電流値は大きな値となっているので、これを検出するための出力電流センサ及び出力電力検出器等は大きいエネルギ耐量を有する大型のものが使用される。したがって、制御装置が大型になり易く、構成が複雑で、コストが高くなり、また上記センサ及び制御装置の大きな設置スペースが必要となりエンジン発電機の小型化が困難である。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点に着目してなされたもので、簡単な構成で、かつ小型化が可能なエンジン発電機の電圧制御装置及びその制御方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するため、本発明に係る第１発明は、エンジン発電機の電圧制御方法において、所定時間ごとにエンジン回転速度の実測値を検出し、実測値が所定の目標値以下のときは、目標値と実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御し、発電機の出力電圧制御中に、エンジン回転速度の実測値が第１の目標値よりも低い所定の第２の目標値以上で、かつ第１の目標値より低い回転速度の状態が継続し、この継続時間が所定の閾値を越えたときは、発電機を定格出力電圧に戻す制御を行う方法としている。
第１発明によれば、発電機に加えられる負荷の程度をエンジン回転速度によって判断し、この回転速度の所定の目標値と実測値との偏差値に応じて、すなわち回転速度の変化の度合いに応じて発電機の出力電圧を制御するので、急激な負荷変動の大きさに応じて出力電圧を低下させて負荷を軽減できる。これにより、従来技術のように発電機側の出力電流又は出力電力等の検出にはよらないので、特にエンジン回転数制御のための電子ガバナが付設されている場合には、電子ガバナの回転速度検出器を利用して、急負荷過渡時に発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑えて安定稼動に移行させることができる。通常、回転速度検出器は小さいエネルギ耐量を有しているので小型であり、したがって、このエンジン発電機の電圧制御方法に係る制御装置を安いコストで小型に製作できる。
また、エンジン回転速度の実測値が第１の目標値より低く、かつ第２の目標値以上にある状態が所定時間以上継続したときは、定格電圧より低い出力電圧から定格電圧に戻す制御を行うことにより、自動電圧調整器による電圧調整機能が働いて定格電圧に制御される。したがって、発電機が定格電圧より低い電圧を出力する時間が所定時間内となるので、発電機の出力電圧低下時間を規定通りに制御できると共に、出力電圧の変動を抑制できる。
【０００７】
また、本発明に係る第２発明は、エンジン発電機の電圧制御方法において、所定時間ごとにエンジンの燃料噴射量の実測値及び回転速度の実測値を検出し、回転速度の実測値に対する燃料噴射量の所定の目標値と燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御する方法としている。
第２発明によれば、発電機に加えられる負荷の程度をエンジンの燃料噴射量によって判断するものとし、エンジンの回転速度の実測値に対する燃料噴射量の目標値と燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて、すなわち燃料噴射量の変化の度合いに応じて発電機の出力電圧を制御するので、急激な負荷変動の大きさに応じて出力電圧を低下させて負荷を軽減できる。このとき、第１発明における回転速度の目標値つまり制御開始エンジン回転速度を実際の回転速度が上回っている場合であっても発電機の出力電圧を制御できるので、発電機の負荷増加を早期にとらえて負荷を軽減できる。これにより、従来技術のように発電機側の出力電流又は出力電力等の検出にはよらないので、特にエンジン回転数制御のための電子ガバナが付設されている場合には、電子ガバナの回転速度検出器及び燃料噴射量検出手段を利用して、急負荷過渡時に発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑えて安定稼動に移行させることができる。通常、回転速度検出器及び燃料噴射量検出手段は小さいエネルギ耐量を有しているので小型であり、したがって、このエンジン発電機の電圧制御方法に係る制御装置を安いコストで小型に製作できる。
【０００８】
本発明に係る第３発明は、エンジン発電機の電圧制御方法において、所定時間ごとにエンジンの回転速度の実測値及び燃料噴射量の実測値を検出し、回転速度の実測値が所定の目標値より大きいときは、回転速度の実測値に対する燃料噴射量の所定の目標値と燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御し、回転速度の実測値が目標値以下のときは、回転速度の目標値と回転速度の実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御する方法としている。
第３発明によれば、発電機の負荷の程度をエンジンの回転速度及び燃料噴射量によって判断し、回転速度の偏差値及び燃料噴射量の偏差値に応じて、すなわち回転速度及び燃料噴射量の両方の変化の度合いに応じて発電機の出力電圧を制御するので、より応答性が良く、高精度な制御が可能となる。具体的には、回転速度の実測値Ｎe が所定の目標値Ｎe1まで低下していないときは、燃料噴射量の目標値Ｑ1 と実測値Ｑとの偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御するので、負荷の増加を早期にとらえて直ちに負荷を軽減し、発電機の急負荷過渡時応答性良く制御できる。また、回転速度の実測値Ｎe が目標値Ｎe1以下に低下したときは、回転速度の目標値Ｎe1と実測値Ｎe との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御するので、確実に回転速度が目標値Ｎe1以上に回復するように制御され、よって精度良く急負荷過渡時の制御ができる。これにより、従来技術のように発電機側の出力電流又は出力電力等の検出にはよらないので、特にエンジン回転数制御のための電子ガバナが付設されている場合には、電子ガバナの回転速度検出器及び燃料噴射量検出手段を利用して、急負荷過渡時に発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑えて安定稼動に移行させることができる。通常、回転速度検出器は小さいエネルギ耐量を有しているので小型であり、したがって、このエンジン発電機の電圧制御方法に係る制御装置を安いコストで小型に製作できる。
【０００９】
本発明に係る第４発明は、第２又は第３発明において、回転速度の実測値に対する燃料噴射量の目標値と燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御しているとき、燃料噴射量の実測値と目標値とが等しい場合は、回転速度の目標値と実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御する方法としている。
第４発明によれば、燃料噴射量の目標値Ｑ1 と実測値Ｑとの偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御しているときに、目標値Ｑ1 と実測値Ｑとが等しい場合は、燃料噴射量の偏差による制御を終了して直ちに回転速度の偏差値に応じて制御するようにしたので、回転速度を確実に所定の目標値以上に制御する。これにより、発電機の急負荷過渡特性をさらに精度良く安定稼動に移行できる。
【００１０】
本発明に係る第５発明は、第２〜第４発明のいずれか１つにおいて、発電機の出力電圧制御中に、エンジン回転速度の実測値が第１の目標値よりも低い所定の第２の目標値以上で、かつ第１の目標値より低い回転速度の状態が継続し、この継続時間が所定の閾値を越えたときは、発電機を定格出力電圧に戻す制御を行う方法としている。
第５発明によれば、エンジン回転速度の実測値が第１の目標値より低く、かつ第２の目標値以上にある状態が所定時間以上継続したときは、定格電圧より低い出力電圧から定格電圧に戻す制御を行うことにより、自動電圧調整器による電圧調整機能が働いて定格電圧に制御される。したがって、発電機が定格電圧より低い電圧を出力する時間が所定時間内となるので、発電機の出力電圧低下時間を規定通りに制御できると共に、出力電圧の変動を抑制できる。
【００１１】
本発明に係る第６発明は、第１〜第５発明のいずれか１つにおいて、一度発電機の出力電圧を定格電圧より低い電圧から定格電圧に戻す制御を行ったときは、この後所定時間が経過するのを待ってから、次に定格電圧より小さい出力電圧に制御可能とした方法としている。
第６発明によれば、発電機の出力電圧を定格電圧に戻した後は、所定時間が経過するまで出力電圧を定格電圧値に設定したままとし、所定時間経過したら定格電圧より低い出力電圧に制御可能とする。これにより、通常出力電圧を定格電圧に戻すとエンジン回転速度の低下が発生して再度出力電圧制御に入ってしまうおそれがあるが、本発明では定格電圧に戻した直後の回転速度低下時は定格電圧のままでエンジン回転速度の回復を待つようにするので、出力電圧が本制御によって頻繁に変動することがない。したがって、発電機の出力電圧を安定させることができる。
【００１３】
本発明に係る第７発明は、エンジンと、エンジンによって駆動される発電機と、発電機の出力電圧及び外部からの調整電圧指令値を入力し、入力される調整電圧指令値に応じて発電機の出力電圧を制御する自動電圧調整器とを備えたエンジン発電機において、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出器と、エンジンの燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、エンジン回転速度検出器による回転速度の実測値に対する燃料噴射量の目標値と燃料噴射量検出手段による燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて自動電圧調整器の調整電圧指令値を出力するエンジンコントローラと、それぞれの並列及び／又は直列の所定の接続により形成される合成抵抗を自動電圧調整器の調整電圧指令入力端子に接続した所定個数の抵抗と、この抵抗の並列及び／又は直列の所定の接続を、エンジンコントローラの調整電圧指令値に応じて切換可能なスイッチ手段とを備えたことを特徴とするエンジン発電機の電圧制御装置である。
第７発明によれば、発電機に加えられる負荷の程度をエンジンの燃料噴射量によって判断し、エンジンの回転速度の実測値に対する燃料噴射量の目標値と燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて、すなわち燃料噴射量の変化の度合いに応じて発電機の出力電圧を制御するので、急激な負荷変動の大きさに応じて出力電圧を低下させて負荷を軽減できる。このとき、第１発明における回転速度の目標値つまり制御開始エンジン回転速度を実際の回転速度が上回っている場合であっても発電機の出力電圧を制御できるので、発電機の負荷増加を早期にとらえて負荷を軽減できる。これにより、従来技術のように発電機側の出力電流又は出力電力等の検出にはよらないで、回転速度検出器及び燃料噴射量検出手段を利用して、急負荷過渡時に発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑えて安定稼動に移行させることができる。したがって、簡単な構成で、しかも安いコストで小型に製作できるエンジン発電機の電圧制御装置が得られる。また、複数の抵抗と複数のスイッチ手段とを組み合わせて自動電圧調整器の調整電圧入力端子に入力しており、入力回路が極めて簡単な構成であるが、複数のスイッチ手段のオン又はオフにより多段階の調整電圧指令を自動電圧調整器に入力できる。従って、エンジンの回転速度及び／又は燃料噴射量の偏差値に応じた発電機の出力電圧の制御を簡単な構成で、しかも精度良く行うことができる。
【００１４】
また第８発明は、所定時間ごとにエンジン回転速度の実測値を検出し、実測値の時間変化率に基づいて発電機の出力電圧を制御する方法において、発電機の出力電圧制御を開始してから第２の所定時間Ｔ１以上経過したときは、出力電圧制御を止めて定格出力電圧に戻す制御を行い、出力電圧制御中に、エンジン回転速度の実測値が第１の所定回転速度以下になったときは出力電圧制御を継続し、出力電圧制御を開始してから第２の所定時間Ｔ１より短い第１の所定時間Ｔ３が経過し、かつ前記エンジン回転速度の実測値が第１の所定回転速度より高い第２の回転速度以上になったときは出力電圧制御を止めて定格出力電圧に戻す制御を行う方法としている。
第８発明によれば、実エンジン回転速度の時間変化率に基づいて負荷の程度を判断し、この負荷の大きさに応じて発電機の出力電圧を制御しているので、前述の噴射量偏差による出力電圧制御よりも応答性を向上できる。即ち、噴射量偏差による制御量は、エンジン回転速度Ｎe の低下の結果が基になって演算されているので、噴射量偏差値によるよりもエンジン回転速度変化率による方が時間的に早く負荷変動をとらえることができる。従って、エンジン回転速度変化率によると、急負荷時でもより早く出力電圧制御が開始され、制御の応答性を向上できるので、発電機出力電圧降下率が大きくならず、エンジン回転速度を早く回復することができる。また、噴射量検出器が不要となり、エンジン回転数制御に用いるエンジン回転速度検出器を使用できるので、より簡易に制御装置を構成できる。
また、発電機の出力電圧制御による電圧低下は所定時間Ｔ１以下しか継続しないので、出力電圧が発電機規格に適合したものとすることができ、発電機電圧の安定性を確保できる。
さらに、出力電圧制御を開始して第１の所定時間Ｔ３が経過するまではこの電圧制御を維持するので、短時間に負荷が軽減されても出力電圧を短時間で変化させることがなく、出力電圧を安定化できる。さらに、第１の所定時間Ｔ３が経過した後は、実エンジン回転速度が第１の所定回転速度より高い第２の回転速度以上になったときに出力電圧制御を止めるので、監視するエンジン回転速度のヒステリシス特性により出力制御を安定化させると共に、回転速度が確実に元に回復してから出力電圧が定格出力電圧に戻される。従って、出力電圧を確実に安定化させることができる。
【００１５】
第９発明は、第８発明において、エンジン回転速度の実測値の時間変化率が所定値以上に低下したとき、発電機の出力電圧制御を開始する方法としている。
第９発明によれば、実エンジン回転速度の時間変化率が所定値以上に低下したときに負荷が大きくなったと判断するので、噴射量偏差値によるよりも早く負荷変動をとらえて、急負荷時でもより早く発電機の出力電圧制御を開始できる。従って、制御の応答性を向上できるので、エンジン回転速度を早く回復することができる。
【００１６】
第１０発明は、第８発明において、エンジン回転速度の実測値の時間変化率値に応じて、発電機の出力電圧値を変えて制御する方法としている。
第１０発明によれば、実エンジン回転速度の時間変化率に応じて、大きいときは負荷が大きいと判断して発電機の出力電圧を低く設定し、小さいときは負荷が小さいと判断して発電機の出力電圧を高く設定して出力電圧制御を行うので、負荷の程度に応じて出力電圧が最適に設定される。従って、負荷の程度にかかわらずに、エンジン回転速度を安定的に短時間で回復させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に、実施形態に係るエンジン発電機の電圧制御装置の構成ブロック図を示す。エンジン１には、電子ガバナ２と、電子ガバナ２を制御するエンジンコントローラ３とが付設されており、エンジン１の出力軸に発電機４が連結されている。電子ガバナ２はエンジン１の目標回転数と実回転数との差を検出し、この差値に応じた噴射量制御を行なう指令をエンジン１のコントロールラックの位置制御装置（図示せず）に出力して噴射量を制御する。エンジンコントローラ３からの配線Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 は、出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4を有する各リレーの励磁コイルに接続されている。出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 は抵抗Ｒ1 ,Ｒ2 ,Ｒ3 ,Ｒ4 にそれぞれ直列に接続されており、これらの各直列回路の一端側は同一の配線８により自動電圧調整器６の一方の調整電圧指令入力端子ＩＮ２に接続され、また他端側は同一の配線９により可変抵抗５を介して自動電圧調整器６の他方の調整電圧指令入力端子ＩＮ１に接続されている。尚、抵抗Ｒ1 ,Ｒ2 ,Ｒ3 ,Ｒ4は固定抵抗及び可変抵抗のいずれで構成されていてもよい。さらに、自動電圧調整器６の配線７ａは発電機４の励磁機(図示せず)に接続され、入力線７ｂは発電機４の負荷用の動力出力線４ａに接続されている。自動電圧調整器６は、両調整電圧指令入力端子ＩＮ１−ＩＮ２間に接続される抵抗値の大きさに対応した調整電圧指令値により発電機４の出力電圧が設定されるように、発電機４の励磁機の励磁電流値を制御する。なお可変抵抗５は、発電機４の設定出力電圧の微調整を行なうものである。
【００２２】
またエンジン１には、燃料噴射量を検出する手段として、燃料噴射ポンプに設けられたコントロールラックのストロークを検出するラックセンサ１１が取着され、エンジン回転速度を検出する手段として、回転速度に比例した周波数のパルスを出力するパルスジェネレータ１２が取着されている。パルスジェネレータ１２は、例えば回転する磁石による回転磁界をコイルにより検出して回転速度に比例した周波数のパルス電圧を発生するピックアップコイルで構成してもよい。このラックセンサ１１の検出信号及びパルスジェネレータ１２の検出信号は、それぞれエンジンコントローラ３に入力されている。
【００２３】
エンジンコントローラ３は、コンピュータや高速数値演算装置等の演算装置により構成されている。エンジンコントローラ３は、エンジン回転速度検出器（ここではパルスジェネレータ１２）から入力されるエンジン回転速度信号、及び燃料噴射量検出器（ここではラックセンサ１１）から入力される燃料噴射量信号に基づいて、後述する所定の処理を行ない、この処理結果に応じて抵抗Ｒ1 ,Ｒ2 ,Ｒ3 ,Ｒ4 の合成抵抗値を変更するように出力接点ＳＷ1 ,ＳＷ2 ,ＳＷ3 ,ＳＷ4 のオン及びオフ信号を出力し、自動電圧調整器６による発電機４の出力電圧を制御する。ここで、図１の場合は抵抗が４個なので、出力接点ＳＷ1 ,ＳＷ2 ,ＳＷ3 ,ＳＷ4 のオン及びオフ信号としてエンジンコントローラ３から４チャンネルのデジタル信号が出力される。
【００２４】
図２は、自動電圧調整器６の入出力特性、すなわち発電機４の出力周波数（つまりエンジン回転速度）の定格値に対する比率とその周波数のときの自動電圧調整器６により調整される出力設定電圧値の定格出力電圧値に対する比率との関係を示している。
自動電圧調整器６は、入力電圧（発電機４の出力電圧）の周波数が所定の周波数（本実施形態では、定格値の８５％）までは負荷変動にかかわらず設定電圧に等しく略一定となるように発電機４の出力電圧を制御し、前記所定の周波数より小さくなると周波数に略比例して発電機４の出力電圧を制御する。これにより、所定周波数（つまり所定エンジン回転速度）以上の範囲では、定電圧特性となる。このような自動電圧調整器６を使用して、例えばエンジン１の負荷が大きくなってエンジン回転速度が定格値に対して１.５〜２％以上低下したとき前記４個の出力接点ＳＷ1 ,ＳＷ2 ,ＳＷ3 ,ＳＷ4を全部同時にＯＮとすることにより、出力設定電圧値を直ちに定格値の所定比率（例えば９０％）まで低下するように図示のＣ1 の経路により設定電圧を低下させるようにする。この設定電圧低下により、設定電圧は低下するがエンジン１に対する発電機４の負荷が軽くなり、よってエンジン回転速度はごく僅かしか低下しないようになる。この設定電圧低下の幅及びタイミングを細かく制御する、例えば、エンジン回転速度が定格値に対して１.５〜２％以上低下した点から定格値の８５％の点までの範囲で、エンジン回転速度の低下量に比例して設定電圧比率を次第に低下させるように図示のＣ2 のカーブに沿って設定電圧を制御することにより、エンジン負荷を所定時点で連続的に軽減できる。設定電圧比率を所定時点で次第に低下させるのは、前記４個の出力接点ＳＷ1 ,ＳＷ2 ,ＳＷ3 ,ＳＷ4 を所定の出力パターンで順次ＯＮにしていくことにより可能となっている。
なお、従来技術のように発電機４に急激な負荷が加わっても電圧調整を行わないような場合は、図中のＣ0 に沿ってエンジン回転速度（周波数）の変動に伴って発電機４の出力電圧が変動する、すなわちエンジン回転速度の定格値の例えば８５％までは出力電圧を略一定に調節するが、８５％以下ではエンジン回転数の低下に比例して出力電圧を低下させることに相当する。
【００２５】
上記の発電機４の設定電圧の変更は、前述のように自動電圧調整器６の両電圧設定入力端子ＩＮ１−ＩＮ２間に印加する調整電圧を変えることによって達成することができる。図３は、この調整電圧と発電機設定電圧との関係を示している。図１に示したエンジンコントローラ３の出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 の出力指令信号が４個ともすべてハイレベル（以後、Ｈで表す）の場合は、出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 がすべてオンとなり、調整電圧Ｖａが自動電圧調整器６に入力される。このとき設定電圧は、例えば設定電圧比率が図２のように９０％となる電圧ＶＡとする。また、エンジンコントローラ３の出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 の出力指令信号が４個ともすべてローレベル（以後、Ｌで表す）の場合は、出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 はすべてオフとなり、調整電圧Ｖｃが自動電圧調整器６に入力される。このとき、設定電圧は、例えば設定電圧比率が図２のように１００％となる定格電圧ＶＣとする。なお、このときの定格電圧ＶＣは、５０Hzの場合は例えば２００Ｖ又は４００Ｖ、６０Hzの場合は例えば２２０Ｖ又は４４０Ｖに設定されている。調整電圧Ｖａ，Ｖｃ間の調整電圧Ｖｂは出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 のオン及びオフの組み合わせパターン（本実施形態では４ビットの１６通り）のいずれかに対応し、調整電圧Ｖａ，Ｖｃ間に対して設定電圧ＶＡ，ＶＣ間は略線形の関係にあり、調整電圧Ｖｂは設定電圧ＶＢに対応している。
【００２６】
図１において、エンジン１は所定の回転速度範囲内で常時発電機４を駆動するように制御される。このため、本発明に係るエンジン発電機の電圧制御方法においてはエンジン回転速度及び／又は燃料噴射量に基づいて発電機４の出力電圧が制御される。
【００２７】
図４は、エンジン回転速度に基づいて発電機４の出力電圧を制御する方法を説明するエンジン回転速度と燃料噴射量との関係を示す線図である。エンジンコントローラ３はエンジン回転速度が所定の制御開始エンジン回転速度Ｎe1より低下した時に自動電圧調整器６により発電機４の出力電圧（設定電圧）の制御を開始するようにしており、エンジンコントローラ３にはこの制御開始エンジン回転速度Ｎe1が予め設定されている。エンジンコントローラ３は、エンジン回転速度検出器から回転速度実測値Ｎe を入力し、制御開始エンジン回転速度Ｎe1と回転速度実測値Ｎe との偏差値αを演算し、この偏差値αに基づいて発電機４の出力電圧を制御してエンジン負荷を軽減する。
【００２８】
本実施形態においては、制御開始エンジン回転速度Ｎe1は、出力値（すなわち燃料噴射量）によりエンジン回転速度が変わるような、いわゆるドループ制御時の場合には、レギュレーションカーブ（各回転速度に対して最大出力点で推移するカーブ）と最大噴射量カーブ（最大噴射量で一定のカーブ）との交点Ｐ、又は回転数静定性（ハンチング）に対する余裕を加えたエンジン回転速度に設定される。この制御開始エンジン回転速度Ｎe1は、通常、定格回転速度ＮeRよりも約２０〜３０rpm 低い回転速度となっている。一方、出力値によらずエンジン回転速度が略一定（定格回転速度ＮeR）であるような、いわゆるアイソクロナス制御の場合には、通常、制御開始エンジン回転速度Ｎe1はドループ制御と同様に回転数静定性（ハンチング）に対する余裕を加えて定格回転速度ＮeRよりも２０〜３０rpm 低い回転速度に設定される。
通常、ドループ制御時に発電機４に加えられる負荷が緩やかに増加する緩負荷の場合、エンジン回転速度及び燃料噴射量は、ハイアイドル回転速度（以下Ｈi 点という）からドループ制御時のレギュレーションカーブに沿って定格回転速度ＮeRに近づく。しかし、急負荷の場合、エンジン回転速度に対する燃料噴射量の軌跡はＨi 点から曲線Ｇ1 に沿って移動し、燃料噴射量の増加に対して回転速度の低下の方が大きい。また、アイソクロナス制御の場合には、急負荷時、エンジン回転速度に対する燃料噴射量の軌跡はアイソクロナス制御時のレギュレーションカーブ上のＨi 点から曲線Ｇ2 に沿って移動する。
【００２９】
発電機４に対する急負荷によりエンジン回転速度が制御開始エンジン回転速度Ｎe1以下に下降すると、自動電圧調整器６による出力電圧制御が開始されるが、このとき制御開始エンジン回転速度Ｎe1と実測値Ｎe との偏差値αの大きさに応じてエンジンコントローラ３が出力する出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 のオン及びオフのパターンを変える。たとえば、図１に示した４個の抵抗Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 に対する出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 のオン及びオフの１６通りのパターンを、表１に示すように偏差値αの大きさに応じてそれぞれ出力する。表１において、Ｈは出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 のオン、Ｌはオフを表している。
【００３０】
【表１】
【００３１】
次に、燃料噴射量の偏差値に基づく制御方法について説明する。本実施形態では、燃料噴射量の偏差値に基づく制御指令は、制御時の回転速度（例えば図５の回転速度Ｎe ）に対応するレギュレーションカーブ上の燃料噴射量の目標値Ｑ1 とその時の燃料噴射量の実測値Ｑとの偏差値の目標値に対する比率βに基づいて演算される。ここで、比率βは数式「比率β＝（燃料噴射量の目標値Ｑ1 −実測値Ｑ）／目標値Ｑ1 」により求められる。表２は、出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 をこの比率βに基づいてそれぞれオン及びオフする場合の出力パターン例を示している。比率βが０．１未満のときは自動電圧調整器６の調整電圧を変更せず、０．１以上になったときには比率βに応じて調整電圧を変更して発電機４の設定電圧を低減する。
【００３２】
【表２】
【００３３】
自動電圧調整器６による発電機４の出力電圧制御をエンジン回転速度の変化に基づいて行うとき、アイソクロナス制御の場合は、制御開始エンジン回転速度Ｎe1が定格回転速度ＮeRよりも２０〜３０rpm 低い回転速度に設定されており、制御開始エンジン回転速度Ｎe1と定格回転速度ＮeRとの差が小さいため、急負荷投入後すぐに自動電圧調整器による制御に入ることができる。
一方、ドループ制御の場合は実使用回転速度域が広い。たとえば周波数が５０Hzの場合、過負荷まで含めると約１００rpm の幅がある。すなわち、図４に示したドループ制御時のＨｉ点は、ドループ率を５％とすると５０Hz発電機（定格回転速度を１５００rpm とする）ならば定格回転速度ＮeRより７５rpm 高くなり、６０Hz発電機（定格回転速度を１８００rpm とする）の場合は９０rpm 高くなる。このとき、制御開始エンジン回転速度Ｎe1を定格回転速度ＮeRより約２０rpm 低く設定した場合、無負荷ハイアイドルから制御開始エンジン回転速度Ｎe1までの回転速度の差は９５〜１１０rpm となるので、発電機に急負荷投入後、エンジン回転速度が制御開始エンジン回転速度Ｎe1よりも低下するまでの間（図５のＡの範囲）は自動電圧調整器６の設定電圧の制御による発電機４の負荷制御に入れないことになる。
また、燃料噴射量のみによる制御の場合は、図５のＡ、Ｂの範囲は問題ないが、燃料噴射量の目標値と実測値とが一致してしまう図５のＣ、Ｄの範囲は、回転速度が大きく低下しているにもかかわらず自動電圧調整器６の設定電圧の制御による発電機４の負荷制御を行なうことができなくなる。
このことから、エンジン回転速度及び燃料噴射量の両方に基づいて図５の範囲Ａ〜Ｄにおける状態判断を行なって制御することが好ましい。
【００３４】
次に、本発明の参考となるエンジン発電機の電圧制御方法の第１実施形態について説明する。図６は、第１実施形態のエンジンコントローラ３の制御手順を表すフローチャートである。同図において、各ステップ番号はＳを付して表している。まず、ステップＳ１でエンジン１が定格モードで運転されていることを確認した後、ステップＳ２から自動電圧調整器６の設定電圧の制御による発電機４の出力電圧制御を開始する。そしてステップＳ３で、エンジン回転速度検出器から回転速度値を入力し、入力したエンジン回転速度の実測値Ｎe が制御開始エンジン回転速度Ｎe1（図６では、簡単に目標値と記す）より大きいかチェックする。そして、大きいときは、ステップＳ４で燃料噴射量の偏差値の比率βに基づいて出力電圧の制御を行う。このときの制御対象は、図５の領域Ａの範囲である。この後、ステップＳ３に戻って以上の処理を繰り返す。また、ステップＳ３において実測値Ｎe が制御開始エンジン回転速度Ｎe1以下のときは、ステップＳ５でエンジン回転速度の偏差値αに基づいて出力電圧の制御を行う。このときの制御対象は、図５の領域Ｂ，Ｃの範囲である。この後、ステップＳ３に戻って以上の処理を繰り返す。
【００３５】
図７は、本発明に係る電圧制御方法の第２実施形態を表すフローチャートである。
ステップＳ１１でエンジン１が定格モードで運転されていることを確認した後、ステップＳ１２から自動電圧調整器６の設定電圧の制御による発電機４の出力電圧制御を開始する。次にステップＳ１３で燃料噴射量の偏差値の比率βに基づいて発電機４の出力電圧の制御を行うが、このときの制御対象は、図５の領域Ａ，Ｂの範囲である。その後ステップＳ１４に進み、燃料噴射量の実測値Ｑが燃料噴射量の目標値Ｑ1 （図７では、簡単に目標値と記す）に等しいか否かをチェックし、実測値Ｑが目標値Ｑ1 と異なる場合は、ステップＳ１３に戻って処理を繰り返す。ステップＳ１４において等しい場合は、ステップＳ１５でエンジン回転速度の偏差値αによる制御に切り換える。実測値Ｑ＝目標値Ｑ1 となるのは、図５の領域Ｃの範囲である。次にステップＳ１６でエンジン回転速度の実測値Ｎe と目標値Ｎe1とを比較し、実測値Ｎe が目標値Ｎe1より大きい場合はステップＳ１３に戻って処理を繰り返す。また、実測値Ｎe が目標値Ｎe1以下の場合はステップＳ１５に戻って処理を繰り返す。
【００３６】
以上の第１及び第２実施形態によると、発電機の負荷の大きさをエンジンの回転速度及び燃料噴射量により判断し、回転速度の偏差値及び／又は燃料噴射量の偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御するので、発電機の負荷の増加時に出力電圧を低下させて負荷を軽減し、回転速度の回復を早める。よって急負荷過渡時に、発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑えるので、短時間で安定稼動に移行させることができる。また、従来技術のように発電機側の出力電流又は出力電力等により検出した負荷の増加時に発電機の出力電圧を降下させて負荷を軽減する電圧制御方法では電流センサ及び電力検出センサを設ける必要があるが、本発明においてはエンジン回転数制御のために付設されている電子ガバナの回転速度検出器及び燃料噴射量検出手段を利用して発電機の負荷の検出が可能となる。したがって、安いコストで小型のエンジン発電機の電圧制御装置を製作できる。
【００３７】
回転速度の実測値に対する燃料噴射量の目標値と実測値との偏差値により負荷増加量を検出し、この負荷増加量に応じて発電機の出力電圧を制御することにより、エンジン回転速度が所定の目標値（すなわち回転速度の偏差値に応じて行なう出力電圧の制御を開始する制御開始エンジン回転速度Ｎe1）まで低下してなくて回転速度の偏差値に応じて行なう出力電圧の制御を行なえなくても、負荷増加を早期にとらえて直ちに負荷を軽減できる。これにより、発電機の急負荷過渡特性を応答性良く制御できる。
また、燃料噴射量の目標値と実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御している間に、この偏差値が零、つまり目標値と実測値とが等しくなった場合には、回転速度の目標値と実測値との偏差値に応じて発電機の負荷を軽減する。したがって、回転速度を短時間で、確実に所定の目標値以上に制御することによって、急負荷過渡時に発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑え、精度良く安定稼動に移行させることができる。
【００３８】
次に、第３の実施形態に係る制御方法を説明する。図８に示すように、発電機４の負荷が例えば０％から１００％まで急激に増加したとし、このとき定格回転速度ＮeRに対するエンジン回転速度の比率が例えば８５％より少し大きい所定の回転速度まで低下し、その後次第に回復したとする。この間、自動電圧調整器６から発電機４に対して調整電圧の指令を断続的に所定回（ここでは２回）出力するようになっている。これは、以下のような２つの条件による。第１には、１回目の調整電圧の指令（図８では最初の調整電圧Ｖｂ，Ｖａの出力）によってエンジン回転速度が直ちに回復するわけではなく、エンジン回転速度の比率が１００％に回復するのにある程度の時間が必要である。また、第２には、発電機４の出力電圧を定格電圧よりも低下させている時間には発電機４としての機能上の制約があり、この制約のために、出力電圧を定格電圧まで回復させる必要がある。この条件により、エンジンコントローラ３は調整電圧の指令を所定時間出力した後に調整電圧を定格電圧に対応する元の調整電圧Ｖｃに戻し、発電機４の出力電圧が定格電圧に戻って所定時間経過するのを待ってから、再度このときのエンジン回転速度の偏差値α又は燃料噴射量の偏差値の比率βに応じた調整電圧の指令を出力するようになっている。図８に示した例では、エンジン回転速度が回復して上昇する途中で、自動電圧調整器６に再度調整電圧Ｖａ，Ｖｂが出力されることになる。このようにして、発電機４の出力電圧は、エンジン回転速度が低下した時に定格回転速度ＮeRに回復するまでの間に所定回数低下する。しかしながら、本来は、エンジン回転速度比率が回復途上にある時には発電機４の出力電圧を下げるのは好ましくない。本実施形態の制御方法はこの問題を解決するためのものであり、回転速度に対する判定に４個の閾値を、及び制御時間に対する判定に２個の閾値を設けている。
【００３９】
図９は、エンジン回転速度に対して４個の閾値を設けて発電機４の出力電圧の制御を実行するフローチャートである。ここで、回転速度の閾値として、例えばＮ１＝３０rpm、Ｎ２＝１００rpm、Ｎ３＝５０rpm 、Ｎ４＝２０rpm を設定しておく。但し、Ｎ２＞Ｎ１＞Ｎ４、かつＮ２＞Ｎ３＞Ｎ４とする。また制御時間の閾値として、例えばＴ１＝１．５sec 、Ｔ２＝６secを設定しておく。但し、Ｔ１＜Ｔ２とする。また、自動電圧調整器６の調整電圧の設定には２つの出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 のみを用いることととし、よって他の出力接点ＳＷ3 ，ＳＷ4 は常にオフとしておくか、又は未装着としてもよい。
ステップＳ２１，２２は、前述の図６のフローチャートにおけるステップＳ１，２と同じである。次に、ステップＳ２３で出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 をオフし、自動電圧調整器６の調整電圧を定格電圧相当とする。そして、ステップＳ２４でエンジン回転速度の実測値（以後、実エンジン回転速度と言う）Ｎe が数式「定格回転速度ＮeR−Ｎ１」の値（第１の目標値Ｎe1）よりも小さいかをチェックし、そうでないとき（すなわち以上のとき）はステップＳ２１に戻って最初から処理を繰り返す。小さいときは、ステップＳ２５に進んで出力接点ＳＷ1 をオンする。この場合、発電機４の出力電圧が例えば１００％〜９０％の範囲内の所定値となるように出力接点ＳＷ1 がオンされる。
【００４０】
次にステップＳ２６に進み、エンジン回転速度の実測値Ｎe が数式「定格回転速度ＮeR−Ｎ２」の値（第２の目標値Ｎe2）よりも小さいかチェックする。小さいときはエンジン回転速度が正常に回復するまでに時間がかかるものと見なし、ステップＳ２７に進んで出力接点ＳＷ2 をオンする。そしてステップＳ２８に進み、実測値Ｎe が数式「定格回転速度−Ｎ３」の値以上かをチェックし、以上でないときはステップＳ２７に戻って以上になるまで待ち、以上のときはステップＳ２９で出力接点ＳＷ2 をオフしする。そして、ステップＳ３０で実測値Ｎe が数式「定格回転速度−Ｎ４」の値以上かをチェックし、以上でないときはステップＳ２９に戻って以上になるまで待ち、以上になったときはステップＳ３５に移行する。ステップＳ３５では、出力接点ＳＷ1 をオフし、この後ステップＳ３６で出力接点ＳＷ1 のオフ継続時間が所定閾値Ｔ２より大きくなるまで待って本制御処理を繰り返して行わないようにし、所定閾値Ｔ２より大きくなったときはステップＳ２１に戻って最初からの処理を繰り返す。
また、ステップＳ２６で実測値Ｎe が数式「定格回転速度ＮeR−Ｎ２」の値以上のときは、ステップＳ３１で出力接点ＳＷ1 のオン継続時間が所定閾値Ｔ１より大きいかをチェックする。そして、大きいときはステップＳ３３で出力接点ＳＷ1 をオフし、次にステップＳ３４で実測値Ｎe が数式「定格回転速度ＮeR−Ｎ４」の値よりも大きくなるまで待ち、多くなったときはステップＳ３５に移行して以上の処理を繰り返す。前記ステップＳ３１において出力接点ＳＷ1 のオン継続時間が所定閾値Ｔ１以下のときは、ステップＳ３２で実測値Ｎe が数式「定格回転速度−Ｎ４」の値より大きいかチェックし、大きいときはステップＳ３５に移行して以上の処理を繰り返し、そうでないときはステップＳ２５に戻って以上の処理を繰り返す。
【００４１】
図９に示したフローチャートで説明した各閾値Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｔ１，Ｔ２と発電機４の電圧変動との関係は図１０のように表すことができる。すなわち、図１０における事例Ｊでは、エンジン回転速度が定格回転速度ＮeRからＮ１以上かつＮ２以下だけ（前記例では定格回転速度ＮeRに対して３０〜１００rpm）下降し、このときの出力接点ＳＷ1 の出力はオンになる。この後、エンジン回転速度が回復して「定格回転速度ＮeR−Ｎ４」以上に復帰したら出力接点ＳＷ1 をオフする。これに対し事例Ｋでは、エンジン回転速度が定格回転速度ＮeRからＮ２（前記例では１００rpm）以上下降したので、回復に時間がかかると判断されて、出力接点ＳＷ1 に加えて出力接点ＳＷ2 もオンする。その後は、エンジン回転速度が「定格回転速度ＮeR−Ｎ３」まで回復したらまず出力接点ＳＷ2 をオフし、さらに「定格回転速度ＮeR−Ｎ４」以上に回復したら出力接点ＳＷ1 をオフし、これにより発電機４の出力電圧の低下時間を所定限度以下に抑えるようにする。図９のフローチャートによれば、低下したエンジン回転速度が「定格回転速度ＮeR−Ｎ２」以上であるときは、出力接点ＳＷ1 のオン継続時間が閾値Ｔ１を越えると、「定格回転速度ＮeR−Ｎ４」以上に回復するのを待たずに出力接点ＳＷ1 をオフし、発電機の出力電圧を下げるような制御は行われない。これにより、出力電圧が定格電圧より低い状態が所定時間内となるので、発電機の出力電圧低下時間を規定通りに制御できると共に、出力電圧の変動を抑制できる。また、以上の制御を１度行い、発電機の出力電圧を定格電圧に戻した後の制御継続時間が閾値Ｔ２以内である間は上記制御を繰り返し行わない、すなわち出力電圧を定格電圧値に設定したままとする。これにより、通常出力電圧を定格電圧に戻すとエンジン回転速度の低下が発生して再度出力電圧制御に入ってしまうおそれがあるが、本発明では定格電圧に戻した直後の回転速度低下時は定格電圧のままでエンジン回転速度の回復を待つようにするので、出力電圧が本制御によって頻繁に変動することがない。したがって、発電機の出力電圧を安定させることができる。
【００４２】
次に、図１１により本発明に係る電圧制御方法の第４実施形態を説明する。尚、制御回路構成は前記図１に示した回路と同様とする。また第３実施形態と同様に、回転速度の閾値として、例えばＮ１＝３０rpm、Ｎ４＝２０rpm （但し、Ｎ１＞Ｎ４）を設定し、制御時間の閾値として、例えばＴ１＝１．５sec 、Ｔ２＝６sec 、Ｔ３＝０．５sec （但し、Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２）を設定しておく。
ステップＳ４１で、エンジン１が定格モードで運転されていることを確認した後、ステップＳ４２で全出力接点ＳＷをオフし、自動電圧調整器６の調整電圧を定格電圧相当とする。次に、ステップＳ４３で、全出力接点ＳＷオフ時点からの経過時間が所定時間Ｔ２より大きいか否かをチェックし、この経過時間がＴ２より大きくなるまでステップＳ４２から繰り返して待ち、大きくなったらステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、実エンジン回転速度Ｎe の時間に対する変化率（ΔＮe ／Δｔ）を演算して求め、この求めた実エンジン回転速度Ｎe の変化率が所定値（正数）よりも大きいか否か、即ち「−（ΔＮe ／Δｔ）＞ＮT1」かをチェックし、大きくないときはステップＳ４２に戻って前記処理を繰り返し、大きいときは、ステップＳ４５で前記実エンジン回転速度Ｎe の変化率「−（ΔＮe ／Δｔ）」の大きさに基づいて対応する出力接点ＳＷをオンする。
【００４３】
次に、ステップＳ４６で出力接点ＳＷのオン時間を計測し、ステップＳ４７で出力接点ＳＷのオン時間が所定時間Ｔ１よりも大きいかをチェックし、大きいときはステップＳ４１に戻って以上の処理を繰り返す。所定時間Ｔ１以下のときは、ステップＳ４８で実エンジン回転速度Ｎe が（定格回転速度ＮeR−Ｎ１）よりも小さいかをチェックし、小さいときはステップＳ５０で実エンジン回転速度Ｎe が（定格回転速度ＮeR−Ｎ４）よりも大きくなったかをチェックする。大きくなったときはステップＳ４１に戻って以上の処理を繰り返し、以下のときはステップＳ４５に戻って出力接点ＳＷオンを継続し、処理を繰り返す。上記ステップＳ４８で（定格回転速度ＮeR−Ｎ１）以上のときは、ステップＳ４９で出力接点ＳＷのオン時間が所定時間Ｔ３よりも大きくなったかをチェックし、大きくなったときは前記ステップＳ５０に処理を移行し、以下の間はステップＳ４５に戻って前記処理を繰り返す。
【００４４】
本実施形態によると、実エンジン回転速度Ｎe の変化率「−（ΔＮe ／Δｔ）」が所定値ＮT1よりも大きくなったらエンジン回転速度の低下が急激なので負荷がかかったと判断し、このときの変化率「−（ΔＮe ／Δｔ）」の大きさに基づいて対応する出力接点ＳＷをオンするようにしている。（ステップＳ４４，４５）このとき、変化率「−（ΔＮe ／Δｔ）」の大きさに応じて、つまりエンジン負荷の程度に応じて発電機４の出力電圧目標値が設定されるように、前記表１や表２と同様に、出力接点ＳＷ１〜４の出力パターンを予め決めておき、自動電圧調整器６の調整電圧を設定する。例えば、変化率「−（ΔＮe ／Δｔ）」が大きいときは発電機４の出力電圧目標値を低く設定する。これにより、負荷の程度に応じて出力電圧が最適に設定されるので、負荷の程度にかかわらずに、エンジン回転速度Ｎe を安定的に短時間で回復させることができる。
【００４５】
ところで、前実施形態における噴射量偏差による出力電圧制御においては、前述のようにエンジン回転速度Ｎe の低下の結果が基になって噴射量偏差が演算され、そして出力電圧目標値つまり自動電圧調整器６の調整電圧が演算されているので、噴射量偏差値よりもエンジン回転速度変化率の方が時間的に早い情報となる。従って、本実施形態によると、急負荷時でもより早く発電機電圧制御が開始され、制御の応答性を向上できるので、発電機出力電圧降下率が大きくならず、エンジン回転速度Ｎe を早く回復することができる。また、一般に複雑な構成となる噴射量検出器が不要となり、エンジン回転数制御に用いているエンジン回転速度検出器を使用できるので、より簡易に制御装置を構成できる。
【００４６】
図１２を参照して、本実施形態による出力電圧制御のタイミングを説明する。図１２に示す事例Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の場合のように、実エンジン回転速度Ｎe が（定格回転速度ＮeR−Ｎ１）以上のときでも（ステップＳ４８）、出力接点ＳＷのオン時間が所定時間Ｔ３（本例では０．５sec ）を経過するまで（ステップＳ４６，４９）は、出力接点ＳＷのオン状態、即ち出力電圧制御を維持している。これにより、一旦出力電圧制御を開始した後、発電機負荷が小さい場合必要以上に出力電圧を低下させることなく、確実に出力電圧を回復させることができる。また、実エンジン回転速度Ｎe が（定格回転速度ＮeR−Ｎ１）よりも小さいとき（ステップＳ４８）には、図１２に示す事例Ｍ４の場合のように（定格回転速度ＮeR−Ｎ４）よりも大きくなるまで（ステップＳ５０）、あるいは事例Ｍ５の場合のように、出力接点ＳＷのオン時間が所定時間Ｔ１（本例では１．５sec ）を経過するまで（ステップＳ４６，４７）は、出力電圧制御を維持している。これにより、一旦出力電圧制御を開始した後、確実にエンジン回転速度Ｎeを回復させてエンジン回転速度Ｎe の安定性を確保できると共に、所定時間Ｔ１以上の発電機電圧低下を防止して発電機規格に適合した出力電圧の安定性を確保できる。さらに、出力電圧制御を終了して一旦出力接点ＳＷをオフしたときは、出力接点ＳＷのオフ時間が所定時間Ｔ２（本例では６sec だが、急負荷投入の頻度により決定される）を経過するまで出力接点ＳＷのオフ状態を維持する。（ステップＳ４２，４３）これにより、所定時間Ｔ２の間に再度出力電圧制御を開始させることなく、発電機出力電圧をより安定に制御できる。
【００４７】
なお、これまで説明した実施形態において、自動電圧調整器６に調整電圧指令値を入力する回路構成は図１に示したものに限定されず、所定個数の抵抗と、この抵抗の並列及び／又は直列の所定の接続を、エンジンコントローラ３の調整電圧指令信号に応じて切換可能なスイッチ手段とを有していればよい。例えば、図１３はこの回路構成の他例を示すものであり、抵抗Ｒ1 、Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 と可変抵抗５とを直列に配設し、各抵抗の短絡又は接続を切換えるリレー（スイッチ手段の一例）の出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 を各抵抗に接続し、エンジンコントローラ３と各リレーの図示しないコイルとをそれぞれ配線Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4により接続してもよい。また、出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4を有するリレーはこれに限定されず、抵抗の直列及び／又は並列の接続を切換え可能なスイッチ手段であれば良く、例えばトランジスタ等の半導体スイッチでもよい。
【００４８】
また、上記実施形態において、燃料噴射量を検出する手段としてはラックセンサ１１に限定するものではなく、例えばエンジンコントローラ３により燃料噴射ポンプの燃料供給電磁弁の開時間に基づいて求める方法、あるいは燃料噴射圧力とエンジン回転速度と燃料噴射量との関係を予めマップ等に設定しておき、エンジン駆動中に検出した燃料噴射圧力とエンジン回転速度とに基づいてこのマップにより燃料噴射量を算出する方法等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジン発電機の電圧制御装置の構成ブロック図である。
【図２】発電機の設定電圧の比率と周波数又はエンジン回転速度の比率との関係を示す線図である。
【図３】発電機設定電圧と調整電圧との関係の説明図である。
【図４】エンジン発電機の出力電圧をエンジン回転速度に基づいて制御する場合の、エンジン回転速度と燃料噴射量との関係を示す線図である。
【図５】エンジン発電機の出力電圧をエンジン回転速度と燃料噴射量とに基づいて制御する場合の、エンジン回転速度と燃料噴射量との関係を示す線図である。
【図６】 本発明の参考となる電圧制御方法の第１実施形態を表すフローチャート例である。
【図７】本発明に係る電圧制御方法の第２実施形態を表すフローチャート例である。
【図８】エンジン回転速度の変動比率、調整電圧及び発電機出力電圧の関係を示す線図である。
【図９】本発明に係る電圧制御方法の第３実施形態を表すフローチャート例である。
【図１０】エンジン回転速度の変動と出力接点の作動との関係の説明図である。
【図１１】本発明に係る電圧制御方法の第４実施形態を表すフローチャート例である。
【図１２】第４実施形態による電圧制御のタイミングチャートである。
【図１３】本発明に係るエンジン発電機の電圧制御装置の他例の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン、２…電子ガバナ、３…エンジンコントローラ、４…発電機、５…可変抵抗、６…自動電圧調整器、Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 …配線、Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 …抵抗、ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 …出力接点。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン発電機の自動電圧調整器（ＡＶＲ）の出力電圧を制御するエンジン発電機の電圧制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン発電機は、工事現場等の移動電源、ビル・工場・病院等の非常用電源又は商用電源の得られない地域での常備電源として広く活用されている。エンジン発電機においては、負荷投入により急激に負荷が増加すると、発電機を駆動しているエンジンの出力が負荷の増大に追従できず、エンジン回転速度が瞬間的に大きく低下する。このエンジン回転速度の低下は発電機に接続されている負荷に悪影響を及ぼすので、定格回転速度に対する低下率や、回転が低下してから定格回転速度に復帰するまでの所要時間を所定の範囲以内とするように規定で規定されている。
【０００３】
エンジン発電機の負荷が急激に増大すると、エンジン回転速度が低下し、これに伴ってガバナが作動して燃料噴射量を増加させる。しかし、発電機は一般的に過給機付きエンジンによって駆動されているので、燃料噴射量の増加に対して給気圧力の増加が遅れる。したがって、エンジン回転速度の回復も遅れることになる。そこで、従来から、エンジン回転速度の回復を速めるための技術が多く提案されており、例えば特開平５−１１１２９８号公報に開示された技術によると、発電機に加えられている負荷を一時的に軽減する手段として自動電圧調整器の励磁電流を一定時間だけ一定割合低下させてその出力電圧を降下させる出力電圧制御が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平５−１１１２９８号公報に開示された技術による制御は、発電機の出力電流又は出力電力等の発電機側の負荷情報によって行われているので、出力電流センサ及び出力電力検出器等が必要となる。発電機の負荷は通常大きなエネルギを対象としており、よって出力電圧値及び出力電流値は大きな値となっているので、これを検出するための出力電流センサ及び出力電力検出器等は大きいエネルギ耐量を有する大型のものが使用される。したがって、制御装置が大型になり易く、構成が複雑で、コストが高くなり、また上記センサ及び制御装置の大きな設置スペースが必要となりエンジン発電機の小型化が困難である。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点に着目してなされたもので、簡単な構成で、かつ小型化が可能なエンジン発電機の電圧制御装置及びその制御方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するため、本発明に係る第１発明は、エンジン発電機の電圧制御方法において、所定時間ごとにエンジン回転速度の実測値を検出し、実測値が所定の目標値以下のときは、目標値と実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御し、発電機の出力電圧制御中に、エンジン回転速度の実測値が第１の目標値よりも低い所定の第２の目標値以上で、かつ第１の目標値より低い回転速度の状態が継続し、この継続時間が所定の閾値を越えたときは、発電機を定格出力電圧に戻す制御を行う方法としている。
第１発明によれば、発電機に加えられる負荷の程度をエンジン回転速度によって判断し、この回転速度の所定の目標値と実測値との偏差値に応じて、すなわち回転速度の変化の度合いに応じて発電機の出力電圧を制御するので、急激な負荷変動の大きさに応じて出力電圧を低下させて負荷を軽減できる。これにより、従来技術のように発電機側の出力電流又は出力電力等の検出にはよらないので、特にエンジン回転数制御のための電子ガバナが付設されている場合には、電子ガバナの回転速度検出器を利用して、急負荷過渡時に発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑えて安定稼動に移行させることができる。通常、回転速度検出器は小さいエネルギ耐量を有しているので小型であり、したがって、このエンジン発電機の電圧制御方法に係る制御装置を安いコストで小型に製作できる。
また、エンジン回転速度の実測値が第１の目標値より低く、かつ第２の目標値以上にある状態が所定時間以上継続したときは、定格電圧より低い出力電圧から定格電圧に戻す制御を行うことにより、自動電圧調整器による電圧調整機能が働いて定格電圧に制御される。したがって、発電機が定格電圧より低い電圧を出力する時間が所定時間内となるので、発電機の出力電圧低下時間を規定通りに制御できると共に、出力電圧の変動を抑制できる。
【０００７】
また、本発明に係る第２発明は、エンジン発電機の電圧制御方法において、所定時間ごとにエンジンの燃料噴射量の実測値及び回転速度の実測値を検出し、回転速度の実測値に対する燃料噴射量の所定の目標値と燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御する方法としている。
第２発明によれば、発電機に加えられる負荷の程度をエンジンの燃料噴射量によって判断するものとし、エンジンの回転速度の実測値に対する燃料噴射量の目標値と燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて、すなわち燃料噴射量の変化の度合いに応じて発電機の出力電圧を制御するので、急激な負荷変動の大きさに応じて出力電圧を低下させて負荷を軽減できる。このとき、第１発明における回転速度の目標値つまり制御開始エンジン回転速度を実際の回転速度が上回っている場合であっても発電機の出力電圧を制御できるので、発電機の負荷増加を早期にとらえて負荷を軽減できる。これにより、従来技術のように発電機側の出力電流又は出力電力等の検出にはよらないので、特にエンジン回転数制御のための電子ガバナが付設されている場合には、電子ガバナの回転速度検出器及び燃料噴射量検出手段を利用して、急負荷過渡時に発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑えて安定稼動に移行させることができる。通常、回転速度検出器及び燃料噴射量検出手段は小さいエネルギ耐量を有しているので小型であり、したがって、このエンジン発電機の電圧制御方法に係る制御装置を安いコストで小型に製作できる。
【０００８】
本発明に係る第３発明は、エンジン発電機の電圧制御方法において、所定時間ごとにエンジンの回転速度の実測値及び燃料噴射量の実測値を検出し、回転速度の実測値が所定の目標値より大きいときは、回転速度の実測値に対する燃料噴射量の所定の目標値と燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御し、回転速度の実測値が目標値以下のときは、回転速度の目標値と回転速度の実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御する方法としている。
第３発明によれば、発電機の負荷の程度をエンジンの回転速度及び燃料噴射量によって判断し、回転速度の偏差値及び燃料噴射量の偏差値に応じて、すなわち回転速度及び燃料噴射量の両方の変化の度合いに応じて発電機の出力電圧を制御するので、より応答性が良く、高精度な制御が可能となる。具体的には、回転速度の実測値Ｎe が所定の目標値Ｎe1まで低下していないときは、燃料噴射量の目標値Ｑ1 と実測値Ｑとの偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御するので、負荷の増加を早期にとらえて直ちに負荷を軽減し、発電機の急負荷過渡時応答性良く制御できる。また、回転速度の実測値Ｎe が目標値Ｎe1以下に低下したときは、回転速度の目標値Ｎe1と実測値Ｎe との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御するので、確実に回転速度が目標値Ｎe1以上に回復するように制御され、よって精度良く急負荷過渡時の制御ができる。これにより、従来技術のように発電機側の出力電流又は出力電力等の検出にはよらないので、特にエンジン回転数制御のための電子ガバナが付設されている場合には、電子ガバナの回転速度検出器及び燃料噴射量検出手段を利用して、急負荷過渡時に発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑えて安定稼動に移行させることができる。通常、回転速度検出器は小さいエネルギ耐量を有しているので小型であり、したがって、このエンジン発電機の電圧制御方法に係る制御装置を安いコストで小型に製作できる。
【０００９】
本発明に係る第４発明は、第２又は第３発明において、回転速度の実測値に対する燃料噴射量の目標値と燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御しているとき、燃料噴射量の実測値と目標値とが等しい場合は、回転速度の目標値と実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御する方法としている。
第４発明によれば、燃料噴射量の目標値Ｑ1 と実測値Ｑとの偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御しているときに、目標値Ｑ1 と実測値Ｑとが等しい場合は、燃料噴射量の偏差による制御を終了して直ちに回転速度の偏差値に応じて制御するようにしたので、回転速度を確実に所定の目標値以上に制御する。これにより、発電機の急負荷過渡特性をさらに精度良く安定稼動に移行できる。
【００１０】
本発明に係る第５発明は、第２〜第４発明のいずれか１つにおいて、発電機の出力電圧制御中に、エンジン回転速度の実測値が第１の目標値よりも低い所定の第２の目標値以上で、かつ第１の目標値より低い回転速度の状態が継続し、この継続時間が所定の閾値を越えたときは、発電機を定格出力電圧に戻す制御を行う方法としている。
第５発明によれば、エンジン回転速度の実測値が第１の目標値より低く、かつ第２の目標値以上にある状態が所定時間以上継続したときは、定格電圧より低い出力電圧から定格電圧に戻す制御を行うことにより、自動電圧調整器による電圧調整機能が働いて定格電圧に制御される。したがって、発電機が定格電圧より低い電圧を出力する時間が所定時間内となるので、発電機の出力電圧低下時間を規定通りに制御できると共に、出力電圧の変動を抑制できる。
【００１１】
本発明に係る第６発明は、第１〜第５発明のいずれか１つにおいて、一度発電機の出力電圧を定格電圧より低い電圧から定格電圧に戻す制御を行ったときは、この後所定時間が経過するのを待ってから、次に定格電圧より小さい出力電圧に制御可能とした方法としている。
第６発明によれば、発電機の出力電圧を定格電圧に戻した後は、所定時間が経過するまで出力電圧を定格電圧値に設定したままとし、所定時間経過したら定格電圧より低い出力電圧に制御可能とする。これにより、通常出力電圧を定格電圧に戻すとエンジン回転速度の低下が発生して再度出力電圧制御に入ってしまうおそれがあるが、本発明では定格電圧に戻した直後の回転速度低下時は定格電圧のままでエンジン回転速度の回復を待つようにするので、出力電圧が本制御によって頻繁に変動することがない。したがって、発電機の出力電圧を安定させることができる。
【００１３】
本発明に係る第７発明は、エンジンと、エンジンによって駆動される発電機と、発電機の出力電圧及び外部からの調整電圧指令値を入力し、入力される調整電圧指令値に応じて発電機の出力電圧を制御する自動電圧調整器とを備えたエンジン発電機において、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出器と、エンジンの燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、エンジン回転速度検出器による回転速度の実測値に対する燃料噴射量の目標値と燃料噴射量検出手段による燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて自動電圧調整器の調整電圧指令値を出力するエンジンコントローラと、それぞれの並列及び／又は直列の所定の接続により形成される合成抵抗を自動電圧調整器の調整電圧指令入力端子に接続した所定個数の抵抗と、この抵抗の並列及び／又は直列の所定の接続を、エンジンコントローラの調整電圧指令値に応じて切換可能なスイッチ手段とを備えたことを特徴とするエンジン発電機の電圧制御装置である。
第７発明によれば、発電機に加えられる負荷の程度をエンジンの燃料噴射量によって判断し、エンジンの回転速度の実測値に対する燃料噴射量の目標値と燃料噴射量の実測値との偏差値に応じて、すなわち燃料噴射量の変化の度合いに応じて発電機の出力電圧を制御するので、急激な負荷変動の大きさに応じて出力電圧を低下させて負荷を軽減できる。このとき、第１発明における回転速度の目標値つまり制御開始エンジン回転速度を実際の回転速度が上回っている場合であっても発電機の出力電圧を制御できるので、発電機の負荷増加を早期にとらえて負荷を軽減できる。これにより、従来技術のように発電機側の出力電流又は出力電力等の検出にはよらないで、回転速度検出器及び燃料噴射量検出手段を利用して、急負荷過渡時に発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑えて安定稼動に移行させることができる。したがって、簡単な構成で、しかも安いコストで小型に製作できるエンジン発電機の電圧制御装置が得られる。また、複数の抵抗と複数のスイッチ手段とを組み合わせて自動電圧調整器の調整電圧入力端子に入力しており、入力回路が極めて簡単な構成であるが、複数のスイッチ手段のオン又はオフにより多段階の調整電圧指令を自動電圧調整器に入力できる。従って、エンジンの回転速度及び／又は燃料噴射量の偏差値に応じた発電機の出力電圧の制御を簡単な構成で、しかも精度良く行うことができる。
【００１４】
また第８発明は、所定時間ごとにエンジン回転速度の実測値を検出し、実測値の時間変化率に基づいて発電機の出力電圧を制御する方法において、発電機の出力電圧制御を開始してから第２の所定時間Ｔ１以上経過したときは、出力電圧制御を止めて定格出力電圧に戻す制御を行い、出力電圧制御中に、エンジン回転速度の実測値が第１の所定回転速度以下になったときは出力電圧制御を継続し、出力電圧制御を開始してから第２の所定時間Ｔ１より短い第１の所定時間Ｔ３が経過し、かつ前記エンジン回転速度の実測値が第１の所定回転速度より高い第２の回転速度以上になったときは出力電圧制御を止めて定格出力電圧に戻す制御を行う方法としている。
第８発明によれば、実エンジン回転速度の時間変化率に基づいて負荷の程度を判断し、この負荷の大きさに応じて発電機の出力電圧を制御しているので、前述の噴射量偏差による出力電圧制御よりも応答性を向上できる。即ち、噴射量偏差による制御量は、エンジン回転速度Ｎe の低下の結果が基になって演算されているので、噴射量偏差値によるよりもエンジン回転速度変化率による方が時間的に早く負荷変動をとらえることができる。従って、エンジン回転速度変化率によると、急負荷時でもより早く出力電圧制御が開始され、制御の応答性を向上できるので、発電機出力電圧降下率が大きくならず、エンジン回転速度を早く回復することができる。また、噴射量検出器が不要となり、エンジン回転数制御に用いるエンジン回転速度検出器を使用できるので、より簡易に制御装置を構成できる。
また、発電機の出力電圧制御による電圧低下は所定時間Ｔ１以下しか継続しないので、出力電圧が発電機規格に適合したものとすることができ、発電機電圧の安定性を確保できる。
さらに、出力電圧制御を開始して第１の所定時間Ｔ３が経過するまではこの電圧制御を維持するので、短時間に負荷が軽減されても出力電圧を短時間で変化させることがなく、出力電圧を安定化できる。さらに、第１の所定時間Ｔ３が経過した後は、実エンジン回転速度が第１の所定回転速度より高い第２の回転速度以上になったときに出力電圧制御を止めるので、監視するエンジン回転速度のヒステリシス特性により出力制御を安定化させると共に、回転速度が確実に元に回復してから出力電圧が定格出力電圧に戻される。従って、出力電圧を確実に安定化させることができる。
【００１５】
第９発明は、第８発明において、エンジン回転速度の実測値の時間変化率が所定値以上に低下したとき、発電機の出力電圧制御を開始する方法としている。
第９発明によれば、実エンジン回転速度の時間変化率が所定値以上に低下したときに負荷が大きくなったと判断するので、噴射量偏差値によるよりも早く負荷変動をとらえて、急負荷時でもより早く発電機の出力電圧制御を開始できる。従って、制御の応答性を向上できるので、エンジン回転速度を早く回復することができる。
【００１６】
第１０発明は、第８発明において、エンジン回転速度の実測値の時間変化率値に応じて、発電機の出力電圧値を変えて制御する方法としている。
第１０発明によれば、実エンジン回転速度の時間変化率に応じて、大きいときは負荷が大きいと判断して発電機の出力電圧を低く設定し、小さいときは負荷が小さいと判断して発電機の出力電圧を高く設定して出力電圧制御を行うので、負荷の程度に応じて出力電圧が最適に設定される。従って、負荷の程度にかかわらずに、エンジン回転速度を安定的に短時間で回復させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に、実施形態に係るエンジン発電機の電圧制御装置の構成ブロック図を示す。エンジン１には、電子ガバナ２と、電子ガバナ２を制御するエンジンコントローラ３とが付設されており、エンジン１の出力軸に発電機４が連結されている。電子ガバナ２はエンジン１の目標回転数と実回転数との差を検出し、この差値に応じた噴射量制御を行なう指令をエンジン１のコントロールラックの位置制御装置（図示せず）に出力して噴射量を制御する。エンジンコントローラ３からの配線Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 は、出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4を有する各リレーの励磁コイルに接続されている。出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 は抵抗Ｒ1 ,Ｒ2 ,Ｒ3 ,Ｒ4 にそれぞれ直列に接続されており、これらの各直列回路の一端側は同一の配線８により自動電圧調整器６の一方の調整電圧指令入力端子ＩＮ２に接続され、また他端側は同一の配線９により可変抵抗５を介して自動電圧調整器６の他方の調整電圧指令入力端子ＩＮ１に接続されている。尚、抵抗Ｒ1 ,Ｒ2 ,Ｒ3 ,Ｒ4は固定抵抗及び可変抵抗のいずれで構成されていてもよい。さらに、自動電圧調整器６の配線７ａは発電機４の励磁機(図示せず)に接続され、入力線７ｂは発電機４の負荷用の動力出力線４ａに接続されている。自動電圧調整器６は、両調整電圧指令入力端子ＩＮ１−ＩＮ２間に接続される抵抗値の大きさに対応した調整電圧指令値により発電機４の出力電圧が設定されるように、発電機４の励磁機の励磁電流値を制御する。なお可変抵抗５は、発電機４の設定出力電圧の微調整を行なうものである。
【００２２】
またエンジン１には、燃料噴射量を検出する手段として、燃料噴射ポンプに設けられたコントロールラックのストロークを検出するラックセンサ１１が取着され、エンジン回転速度を検出する手段として、回転速度に比例した周波数のパルスを出力するパルスジェネレータ１２が取着されている。パルスジェネレータ１２は、例えば回転する磁石による回転磁界をコイルにより検出して回転速度に比例した周波数のパルス電圧を発生するピックアップコイルで構成してもよい。このラックセンサ１１の検出信号及びパルスジェネレータ１２の検出信号は、それぞれエンジンコントローラ３に入力されている。
【００２３】
エンジンコントローラ３は、コンピュータや高速数値演算装置等の演算装置により構成されている。エンジンコントローラ３は、エンジン回転速度検出器（ここではパルスジェネレータ１２）から入力されるエンジン回転速度信号、及び燃料噴射量検出器（ここではラックセンサ１１）から入力される燃料噴射量信号に基づいて、後述する所定の処理を行ない、この処理結果に応じて抵抗Ｒ1 ,Ｒ2 ,Ｒ3 ,Ｒ4 の合成抵抗値を変更するように出力接点ＳＷ1 ,ＳＷ2 ,ＳＷ3 ,ＳＷ4 のオン及びオフ信号を出力し、自動電圧調整器６による発電機４の出力電圧を制御する。ここで、図１の場合は抵抗が４個なので、出力接点ＳＷ1 ,ＳＷ2 ,ＳＷ3 ,ＳＷ4 のオン及びオフ信号としてエンジンコントローラ３から４チャンネルのデジタル信号が出力される。
【００２４】
図２は、自動電圧調整器６の入出力特性、すなわち発電機４の出力周波数（つまりエンジン回転速度）の定格値に対する比率とその周波数のときの自動電圧調整器６により調整される出力設定電圧値の定格出力電圧値に対する比率との関係を示している。
自動電圧調整器６は、入力電圧（発電機４の出力電圧）の周波数が所定の周波数（本実施形態では、定格値の８５％）までは負荷変動にかかわらず設定電圧に等しく略一定となるように発電機４の出力電圧を制御し、前記所定の周波数より小さくなると周波数に略比例して発電機４の出力電圧を制御する。これにより、所定周波数（つまり所定エンジン回転速度）以上の範囲では、定電圧特性となる。このような自動電圧調整器６を使用して、例えばエンジン１の負荷が大きくなってエンジン回転速度が定格値に対して１.５〜２％以上低下したとき前記４個の出力接点ＳＷ1 ,ＳＷ2 ,ＳＷ3 ,ＳＷ4を全部同時にＯＮとすることにより、出力設定電圧値を直ちに定格値の所定比率（例えば９０％）まで低下するように図示のＣ1 の経路により設定電圧を低下させるようにする。この設定電圧低下により、設定電圧は低下するがエンジン１に対する発電機４の負荷が軽くなり、よってエンジン回転速度はごく僅かしか低下しないようになる。この設定電圧低下の幅及びタイミングを細かく制御する、例えば、エンジン回転速度が定格値に対して１.５〜２％以上低下した点から定格値の８５％の点までの範囲で、エンジン回転速度の低下量に比例して設定電圧比率を次第に低下させるように図示のＣ2 のカーブに沿って設定電圧を制御することにより、エンジン負荷を所定時点で連続的に軽減できる。設定電圧比率を所定時点で次第に低下させるのは、前記４個の出力接点ＳＷ1 ,ＳＷ2 ,ＳＷ3 ,ＳＷ4 を所定の出力パターンで順次ＯＮにしていくことにより可能となっている。
なお、従来技術のように発電機４に急激な負荷が加わっても電圧調整を行わないような場合は、図中のＣ0 に沿ってエンジン回転速度（周波数）の変動に伴って発電機４の出力電圧が変動する、すなわちエンジン回転速度の定格値の例えば８５％までは出力電圧を略一定に調節するが、８５％以下ではエンジン回転数の低下に比例して出力電圧を低下させることに相当する。
【００２５】
上記の発電機４の設定電圧の変更は、前述のように自動電圧調整器６の両電圧設定入力端子ＩＮ１−ＩＮ２間に印加する調整電圧を変えることによって達成することができる。図３は、この調整電圧と発電機設定電圧との関係を示している。図１に示したエンジンコントローラ３の出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 の出力指令信号が４個ともすべてハイレベル（以後、Ｈで表す）の場合は、出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 がすべてオンとなり、調整電圧Ｖａが自動電圧調整器６に入力される。このとき設定電圧は、例えば設定電圧比率が図２のように９０％となる電圧ＶＡとする。また、エンジンコントローラ３の出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 の出力指令信号が４個ともすべてローレベル（以後、Ｌで表す）の場合は、出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 はすべてオフとなり、調整電圧Ｖｃが自動電圧調整器６に入力される。このとき、設定電圧は、例えば設定電圧比率が図２のように１００％となる定格電圧ＶＣとする。なお、このときの定格電圧ＶＣは、５０Hzの場合は例えば２００Ｖ又は４００Ｖ、６０Hzの場合は例えば２２０Ｖ又は４４０Ｖに設定されている。調整電圧Ｖａ，Ｖｃ間の調整電圧Ｖｂは出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 のオン及びオフの組み合わせパターン（本実施形態では４ビットの１６通り）のいずれかに対応し、調整電圧Ｖａ，Ｖｃ間に対して設定電圧ＶＡ，ＶＣ間は略線形の関係にあり、調整電圧Ｖｂは設定電圧ＶＢに対応している。
【００２６】
図１において、エンジン１は所定の回転速度範囲内で常時発電機４を駆動するように制御される。このため、本発明に係るエンジン発電機の電圧制御方法においてはエンジン回転速度及び／又は燃料噴射量に基づいて発電機４の出力電圧が制御される。
【００２７】
図４は、エンジン回転速度に基づいて発電機４の出力電圧を制御する方法を説明するエンジン回転速度と燃料噴射量との関係を示す線図である。エンジンコントローラ３はエンジン回転速度が所定の制御開始エンジン回転速度Ｎe1より低下した時に自動電圧調整器６により発電機４の出力電圧（設定電圧）の制御を開始するようにしており、エンジンコントローラ３にはこの制御開始エンジン回転速度Ｎe1が予め設定されている。エンジンコントローラ３は、エンジン回転速度検出器から回転速度実測値Ｎe を入力し、制御開始エンジン回転速度Ｎe1と回転速度実測値Ｎe との偏差値αを演算し、この偏差値αに基づいて発電機４の出力電圧を制御してエンジン負荷を軽減する。
【００２８】
本実施形態においては、制御開始エンジン回転速度Ｎe1は、出力値（すなわち燃料噴射量）によりエンジン回転速度が変わるような、いわゆるドループ制御時の場合には、レギュレーションカーブ（各回転速度に対して最大出力点で推移するカーブ）と最大噴射量カーブ（最大噴射量で一定のカーブ）との交点Ｐ、又は回転数静定性（ハンチング）に対する余裕を加えたエンジン回転速度に設定される。この制御開始エンジン回転速度Ｎe1は、通常、定格回転速度ＮeRよりも約２０〜３０rpm 低い回転速度となっている。一方、出力値によらずエンジン回転速度が略一定（定格回転速度ＮeR）であるような、いわゆるアイソクロナス制御の場合には、通常、制御開始エンジン回転速度Ｎe1はドループ制御と同様に回転数静定性（ハンチング）に対する余裕を加えて定格回転速度ＮeRよりも２０〜３０rpm 低い回転速度に設定される。
通常、ドループ制御時に発電機４に加えられる負荷が緩やかに増加する緩負荷の場合、エンジン回転速度及び燃料噴射量は、ハイアイドル回転速度（以下Ｈi 点という）からドループ制御時のレギュレーションカーブに沿って定格回転速度ＮeRに近づく。しかし、急負荷の場合、エンジン回転速度に対する燃料噴射量の軌跡はＨi 点から曲線Ｇ1 に沿って移動し、燃料噴射量の増加に対して回転速度の低下の方が大きい。また、アイソクロナス制御の場合には、急負荷時、エンジン回転速度に対する燃料噴射量の軌跡はアイソクロナス制御時のレギュレーションカーブ上のＨi 点から曲線Ｇ2 に沿って移動する。
【００２９】
発電機４に対する急負荷によりエンジン回転速度が制御開始エンジン回転速度Ｎe1以下に下降すると、自動電圧調整器６による出力電圧制御が開始されるが、このとき制御開始エンジン回転速度Ｎe1と実測値Ｎe との偏差値αの大きさに応じてエンジンコントローラ３が出力する出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 のオン及びオフのパターンを変える。たとえば、図１に示した４個の抵抗Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 に対する出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 のオン及びオフの１６通りのパターンを、表１に示すように偏差値αの大きさに応じてそれぞれ出力する。表１において、Ｈは出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 のオン、Ｌはオフを表している。
【００３０】
【表１】
次に、燃料噴射量の偏差値に基づく制御方法について説明する。本実施形態では、燃料噴射量の偏差値に基づく制御指令は、制御時の回転速度（例えば図５の回転速度Ｎe ）に対応するレギュレーションカーブ上の燃料噴射量の目標値Ｑ1 とその時の燃料噴射量の実測値Ｑとの偏差値の目標値に対する比率βに基づいて演算される。ここで、比率βは数式「比率β＝（燃料噴射量の目標値Ｑ1 −実測値Ｑ）／目標値Ｑ1 」により求められる。表２は、出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 をこの比率βに基づいてそれぞれオン及びオフする場合の出力パターン例を示している。比率βが０．１未満のときは自動電圧調整器６の調整電圧を変更せず、０．１以上になったときには比率βに応じて調整電圧を変更して発電機４の設定電圧を低減する。
【００３２】
【表２】
自動電圧調整器６による発電機４の出力電圧制御をエンジン回転速度の変化に基づいて行うとき、アイソクロナス制御の場合は、制御開始エンジン回転速度Ｎe1が定格回転速度ＮeRよりも２０〜３０rpm 低い回転速度に設定されており、制御開始エンジン回転速度Ｎe1と定格回転速度ＮeRとの差が小さいため、急負荷投入後すぐに自動電圧調整器による制御に入ることができる。
一方、ドループ制御の場合は実使用回転速度域が広い。たとえば周波数が５０Hzの場合、過負荷まで含めると約１００rpm の幅がある。すなわち、図４に示したドループ制御時のＨｉ点は、ドループ率を５％とすると５０Hz発電機（定格回転速度を１５００rpm とする）ならば定格回転速度ＮeRより７５rpm 高くなり、６０Hz発電機（定格回転速度を１８００rpm とする）の場合は９０rpm 高くなる。このとき、制御開始エンジン回転速度Ｎe1を定格回転速度ＮeRより約２０rpm 低く設定した場合、無負荷ハイアイドルから制御開始エンジン回転速度Ｎe1までの回転速度の差は９５〜１１０rpm となるので、発電機に急負荷投入後、エンジン回転速度が制御開始エンジン回転速度Ｎe1よりも低下するまでの間（図５のＡの範囲）は自動電圧調整器６の設定電圧の制御による発電機４の負荷制御に入れないことになる。
また、燃料噴射量のみによる制御の場合は、図５のＡ、Ｂの範囲は問題ないが、燃料噴射量の目標値と実測値とが一致してしまう図５のＣ、Ｄの範囲は、回転速度が大きく低下しているにもかかわらず自動電圧調整器６の設定電圧の制御による発電機４の負荷制御を行なうことができなくなる。
このことから、エンジン回転速度及び燃料噴射量の両方に基づいて図５の範囲Ａ〜Ｄにおける状態判断を行なって制御することが好ましい。
【００３４】
次に、本発明の参考となるエンジン発電機の電圧制御方法の第１実施形態について説明する。図６は、第１実施形態のエンジンコントローラ３の制御手順を表すフローチャートである。同図において、各ステップ番号はＳを付して表している。まず、ステップＳ１でエンジン１が定格モードで運転されていることを確認した後、ステップＳ２から自動電圧調整器６の設定電圧の制御による発電機４の出力電圧制御を開始する。そしてステップＳ３で、エンジン回転速度検出器から回転速度値を入力し、入力したエンジン回転速度の実測値Ｎe が制御開始エンジン回転速度Ｎe1（図６では、簡単に目標値と記す）より大きいかチェックする。そして、大きいときは、ステップＳ４で燃料噴射量の偏差値の比率βに基づいて出力電圧の制御を行う。このときの制御対象は、図５の領域Ａの範囲である。この後、ステップＳ３に戻って以上の処理を繰り返す。また、ステップＳ３において実測値Ｎe が制御開始エンジン回転速度Ｎe1以下のときは、ステップＳ５でエンジン回転速度の偏差値αに基づいて出力電圧の制御を行う。このときの制御対象は、図５の領域Ｂ，Ｃの範囲である。この後、ステップＳ３に戻って以上の処理を繰り返す。
【００３５】
図７は、本発明に係る電圧制御方法の第２実施形態を表すフローチャートである。
ステップＳ１１でエンジン１が定格モードで運転されていることを確認した後、ステップＳ１２から自動電圧調整器６の設定電圧の制御による発電機４の出力電圧制御を開始する。次にステップＳ１３で燃料噴射量の偏差値の比率βに基づいて発電機４の出力電圧の制御を行うが、このときの制御対象は、図５の領域Ａ，Ｂの範囲である。その後ステップＳ１４に進み、燃料噴射量の実測値Ｑが燃料噴射量の目標値Ｑ1 （図７では、簡単に目標値と記す）に等しいか否かをチェックし、実測値Ｑが目標値Ｑ1 と異なる場合は、ステップＳ１３に戻って処理を繰り返す。ステップＳ１４において等しい場合は、ステップＳ１５でエンジン回転速度の偏差値αによる制御に切り換える。実測値Ｑ＝目標値Ｑ1 となるのは、図５の領域Ｃの範囲である。次にステップＳ１６でエンジン回転速度の実測値Ｎe と目標値Ｎe1とを比較し、実測値Ｎe が目標値Ｎe1より大きい場合はステップＳ１３に戻って処理を繰り返す。また、実測値Ｎe が目標値Ｎe1以下の場合はステップＳ１５に戻って処理を繰り返す。
【００３６】
以上の第１及び第２実施形態によると、発電機の負荷の大きさをエンジンの回転速度及び燃料噴射量により判断し、回転速度の偏差値及び／又は燃料噴射量の偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御するので、発電機の負荷の増加時に出力電圧を低下させて負荷を軽減し、回転速度の回復を早める。よって急負荷過渡時に、発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑えるので、短時間で安定稼動に移行させることができる。また、従来技術のように発電機側の出力電流又は出力電力等により検出した負荷の増加時に発電機の出力電圧を降下させて負荷を軽減する電圧制御方法では電流センサ及び電力検出センサを設ける必要があるが、本発明においてはエンジン回転数制御のために付設されている電子ガバナの回転速度検出器及び燃料噴射量検出手段を利用して発電機の負荷の検出が可能となる。したがって、安いコストで小型のエンジン発電機の電圧制御装置を製作できる。
【００３７】
回転速度の実測値に対する燃料噴射量の目標値と実測値との偏差値により負荷増加量を検出し、この負荷増加量に応じて発電機の出力電圧を制御することにより、エンジン回転速度が所定の目標値（すなわち回転速度の偏差値に応じて行なう出力電圧の制御を開始する制御開始エンジン回転速度Ｎe1）まで低下してなくて回転速度の偏差値に応じて行なう出力電圧の制御を行なえなくても、負荷増加を早期にとらえて直ちに負荷を軽減できる。これにより、発電機の急負荷過渡特性を応答性良く制御できる。
また、燃料噴射量の目標値と実測値との偏差値に応じて発電機の出力電圧を制御している間に、この偏差値が零、つまり目標値と実測値とが等しくなった場合には、回転速度の目標値と実測値との偏差値に応じて発電機の負荷を軽減する。したがって、回転速度を短時間で、確実に所定の目標値以上に制御することによって、急負荷過渡時に発電機の出力電圧及び周波数等の変動幅と変動している時間とを最小限に抑え、精度良く安定稼動に移行させることができる。
【００３８】
次に、第３の実施形態に係る制御方法を説明する。図８に示すように、発電機４の負荷が例えば０％から１００％まで急激に増加したとし、このとき定格回転速度ＮeRに対するエンジン回転速度の比率が例えば８５％より少し大きい所定の回転速度まで低下し、その後次第に回復したとする。この間、自動電圧調整器６から発電機４に対して調整電圧の指令を断続的に所定回（ここでは２回）出力するようになっている。これは、以下のような２つの条件による。第１には、１回目の調整電圧の指令（図８では最初の調整電圧Ｖｂ，Ｖａの出力）によってエンジン回転速度が直ちに回復するわけではなく、エンジン回転速度の比率が１００％に回復するのにある程度の時間が必要である。また、第２には、発電機４の出力電圧を定格電圧よりも低下させている時間には発電機４としての機能上の制約があり、この制約のために、出力電圧を定格電圧まで回復させる必要がある。この条件により、エンジンコントローラ３は調整電圧の指令を所定時間出力した後に調整電圧を定格電圧に対応する元の調整電圧Ｖｃに戻し、発電機４の出力電圧が定格電圧に戻って所定時間経過するのを待ってから、再度このときのエンジン回転速度の偏差値α又は燃料噴射量の偏差値の比率βに応じた調整電圧の指令を出力するようになっている。図８に示した例では、エンジン回転速度が回復して上昇する途中で、自動電圧調整器６に再度調整電圧Ｖａ，Ｖｂが出力されることになる。このようにして、発電機４の出力電圧は、エンジン回転速度が低下した時に定格回転速度ＮeRに回復するまでの間に所定回数低下する。しかしながら、本来は、エンジン回転速度比率が回復途上にある時には発電機４の出力電圧を下げるのは好ましくない。本実施形態の制御方法はこの問題を解決するためのものであり、回転速度に対する判定に４個の閾値を、及び制御時間に対する判定に２個の閾値を設けている。
【００３９】
図９は、エンジン回転速度に対して４個の閾値を設けて発電機４の出力電圧の制御を実行するフローチャートである。ここで、回転速度の閾値として、例えばＮ１＝３０rpm、Ｎ２＝１００rpm、Ｎ３＝５０rpm 、Ｎ４＝２０rpm を設定しておく。但し、Ｎ２＞Ｎ１＞Ｎ４、かつＮ２＞Ｎ３＞Ｎ４とする。また制御時間の閾値として、例えばＴ１＝１．５sec 、Ｔ２＝６secを設定しておく。但し、Ｔ１＜Ｔ２とする。また、自動電圧調整器６の調整電圧の設定には２つの出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 のみを用いることととし、よって他の出力接点ＳＷ3 ，ＳＷ4 は常にオフとしておくか、又は未装着としてもよい。
ステップＳ２１，２２は、前述の図６のフローチャートにおけるステップＳ１，２と同じである。次に、ステップＳ２３で出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 をオフし、自動電圧調整器６の調整電圧を定格電圧相当とする。そして、ステップＳ２４でエンジン回転速度の実測値（以後、実エンジン回転速度と言う）Ｎe が数式「定格回転速度ＮeR−Ｎ１」の値（第１の目標値Ｎe1）よりも小さいかをチェックし、そうでないとき（すなわち以上のとき）はステップＳ２１に戻って最初から処理を繰り返す。小さいときは、ステップＳ２５に進んで出力接点ＳＷ1 をオンする。この場合、発電機４の出力電圧が例えば１００％〜９０％の範囲内の所定値となるように出力接点ＳＷ1 がオンされる。
【００４０】
次にステップＳ２６に進み、エンジン回転速度の実測値Ｎe が数式「定格回転速度ＮeR−Ｎ２」の値（第２の目標値Ｎe2）よりも小さいかチェックする。小さいときはエンジン回転速度が正常に回復するまでに時間がかかるものと見なし、ステップＳ２７に進んで出力接点ＳＷ2 をオンする。そしてステップＳ２８に進み、実測値Ｎe が数式「定格回転速度−Ｎ３」の値以上かをチェックし、以上でないときはステップＳ２７に戻って以上になるまで待ち、以上のときはステップＳ２９で出力接点ＳＷ2 をオフしする。そして、ステップＳ３０で実測値Ｎe が数式「定格回転速度−Ｎ４」の値以上かをチェックし、以上でないときはステップＳ２９に戻って以上になるまで待ち、以上になったときはステップＳ３５に移行する。ステップＳ３５では、出力接点ＳＷ1 をオフし、この後ステップＳ３６で出力接点ＳＷ1 のオフ継続時間が所定閾値Ｔ２より大きくなるまで待って本制御処理を繰り返して行わないようにし、所定閾値Ｔ２より大きくなったときはステップＳ２１に戻って最初からの処理を繰り返す。
また、ステップＳ２６で実測値Ｎe が数式「定格回転速度ＮeR−Ｎ２」の値以上のときは、ステップＳ３１で出力接点ＳＷ1 のオン継続時間が所定閾値Ｔ１より大きいかをチェックする。そして、大きいときはステップＳ３３で出力接点ＳＷ1 をオフし、次にステップＳ３４で実測値Ｎe が数式「定格回転速度ＮeR−Ｎ４」の値よりも大きくなるまで待ち、多くなったときはステップＳ３５に移行して以上の処理を繰り返す。前記ステップＳ３１において出力接点ＳＷ1 のオン継続時間が所定閾値Ｔ１以下のときは、ステップＳ３２で実測値Ｎe が数式「定格回転速度−Ｎ４」の値より大きいかチェックし、大きいときはステップＳ３５に移行して以上の処理を繰り返し、そうでないときはステップＳ２５に戻って以上の処理を繰り返す。
【００４１】
図９に示したフローチャートで説明した各閾値Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｔ１，Ｔ２と発電機４の電圧変動との関係は図１０のように表すことができる。すなわち、図１０における事例Ｊでは、エンジン回転速度が定格回転速度ＮeRからＮ１以上かつＮ２以下だけ（前記例では定格回転速度ＮeRに対して３０〜１００rpm）下降し、このときの出力接点ＳＷ1 の出力はオンになる。この後、エンジン回転速度が回復して「定格回転速度ＮeR−Ｎ４」以上に復帰したら出力接点ＳＷ1 をオフする。これに対し事例Ｋでは、エンジン回転速度が定格回転速度ＮeRからＮ２（前記例では１００rpm）以上下降したので、回復に時間がかかると判断されて、出力接点ＳＷ1 に加えて出力接点ＳＷ2 もオンする。その後は、エンジン回転速度が「定格回転速度ＮeR−Ｎ３」まで回復したらまず出力接点ＳＷ2 をオフし、さらに「定格回転速度ＮeR−Ｎ４」以上に回復したら出力接点ＳＷ1 をオフし、これにより発電機４の出力電圧の低下時間を所定限度以下に抑えるようにする。図９のフローチャートによれば、低下したエンジン回転速度が「定格回転速度ＮeR−Ｎ２」以上であるときは、出力接点ＳＷ1 のオン継続時間が閾値Ｔ１を越えると、「定格回転速度ＮeR−Ｎ４」以上に回復するのを待たずに出力接点ＳＷ1 をオフし、発電機の出力電圧を下げるような制御は行われない。これにより、出力電圧が定格電圧より低い状態が所定時間内となるので、発電機の出力電圧低下時間を規定通りに制御できると共に、出力電圧の変動を抑制できる。また、以上の制御を１度行い、発電機の出力電圧を定格電圧に戻した後の制御継続時間が閾値Ｔ２以内である間は上記制御を繰り返し行わない、すなわち出力電圧を定格電圧値に設定したままとする。これにより、通常出力電圧を定格電圧に戻すとエンジン回転速度の低下が発生して再度出力電圧制御に入ってしまうおそれがあるが、本発明では定格電圧に戻した直後の回転速度低下時は定格電圧のままでエンジン回転速度の回復を待つようにするので、出力電圧が本制御によって頻繁に変動することがない。したがって、発電機の出力電圧を安定させることができる。
【００４２】
次に、図１１により本発明に係る電圧制御方法の第４実施形態を説明する。尚、制御回路構成は前記図１に示した回路と同様とする。また第３実施形態と同様に、回転速度の閾値として、例えばＮ１＝３０rpm、Ｎ４＝２０rpm （但し、Ｎ１＞Ｎ４）を設定し、制御時間の閾値として、例えばＴ１＝１．５sec 、Ｔ２＝６sec 、Ｔ３＝０．５sec （但し、Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２）を設定しておく。
ステップＳ４１で、エンジン１が定格モードで運転されていることを確認した後、ステップＳ４２で全出力接点ＳＷをオフし、自動電圧調整器６の調整電圧を定格電圧相当とする。次に、ステップＳ４３で、全出力接点ＳＷオフ時点からの経過時間が所定時間Ｔ２より大きいか否かをチェックし、この経過時間がＴ２より大きくなるまでステップＳ４２から繰り返して待ち、大きくなったらステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、実エンジン回転速度Ｎe の時間に対する変化率（ΔＮe ／Δｔ）を演算して求め、この求めた実エンジン回転速度Ｎe の変化率が所定値（正数）よりも大きいか否か、即ち「−（ΔＮe ／Δｔ）＞ＮT1」かをチェックし、大きくないときはステップＳ４２に戻って前記処理を繰り返し、大きいときは、ステップＳ４５で前記実エンジン回転速度Ｎe の変化率「−（ΔＮe ／Δｔ）」の大きさに基づいて対応する出力接点ＳＷをオンする。
【００４３】
次に、ステップＳ４６で出力接点ＳＷのオン時間を計測し、ステップＳ４７で出力接点ＳＷのオン時間が所定時間Ｔ１よりも大きいかをチェックし、大きいときはステップＳ４１に戻って以上の処理を繰り返す。所定時間Ｔ１以下のときは、ステップＳ４８で実エンジン回転速度Ｎe が（定格回転速度ＮeR−Ｎ１）よりも小さいかをチェックし、小さいときはステップＳ５０で実エンジン回転速度Ｎe が（定格回転速度ＮeR−Ｎ４）よりも大きくなったかをチェックする。大きくなったときはステップＳ４１に戻って以上の処理を繰り返し、以下のときはステップＳ４５に戻って出力接点ＳＷオンを継続し、処理を繰り返す。上記ステップＳ４８で（定格回転速度ＮeR−Ｎ１）以上のときは、ステップＳ４９で出力接点ＳＷのオン時間が所定時間Ｔ３よりも大きくなったかをチェックし、大きくなったときは前記ステップＳ５０に処理を移行し、以下の間はステップＳ４５に戻って前記処理を繰り返す。
【００４４】
本実施形態によると、実エンジン回転速度Ｎe の変化率「−（ΔＮe ／Δｔ）」が所定値ＮT1よりも大きくなったらエンジン回転速度の低下が急激なので負荷がかかったと判断し、このときの変化率「−（ΔＮe ／Δｔ）」の大きさに基づいて対応する出力接点ＳＷをオンするようにしている。（ステップＳ４４，４５）このとき、変化率「−（ΔＮe ／Δｔ）」の大きさに応じて、つまりエンジン負荷の程度に応じて発電機４の出力電圧目標値が設定されるように、前記表１や表２と同様に、出力接点ＳＷ１〜４の出力パターンを予め決めておき、自動電圧調整器６の調整電圧を設定する。例えば、変化率「−（ΔＮe ／Δｔ）」が大きいときは発電機４の出力電圧目標値を低く設定する。これにより、負荷の程度に応じて出力電圧が最適に設定されるので、負荷の程度にかかわらずに、エンジン回転速度Ｎe を安定的に短時間で回復させることができる。
【００４５】
ところで、前実施形態における噴射量偏差による出力電圧制御においては、前述のようにエンジン回転速度Ｎe の低下の結果が基になって噴射量偏差が演算され、そして出力電圧目標値つまり自動電圧調整器６の調整電圧が演算されているので、噴射量偏差値よりもエンジン回転速度変化率の方が時間的に早い情報となる。従って、本実施形態によると、急負荷時でもより早く発電機電圧制御が開始され、制御の応答性を向上できるので、発電機出力電圧降下率が大きくならず、エンジン回転速度Ｎe を早く回復することができる。また、一般に複雑な構成となる噴射量検出器が不要となり、エンジン回転数制御に用いているエンジン回転速度検出器を使用できるので、より簡易に制御装置を構成できる。
【００４６】
図１２を参照して、本実施形態による出力電圧制御のタイミングを説明する。図１２に示す事例Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の場合のように、実エンジン回転速度Ｎe が（定格回転速度ＮeR−Ｎ１）以上のときでも（ステップＳ４８）、出力接点ＳＷのオン時間が所定時間Ｔ３（本例では０．５sec ）を経過するまで（ステップＳ４６，４９）は、出力接点ＳＷのオン状態、即ち出力電圧制御を維持している。これにより、一旦出力電圧制御を開始した後、発電機負荷が小さい場合必要以上に出力電圧を低下させることなく、確実に出力電圧を回復させることができる。また、実エンジン回転速度Ｎe が（定格回転速度ＮeR−Ｎ１）よりも小さいとき（ステップＳ４８）には、図１２に示す事例Ｍ４の場合のように（定格回転速度ＮeR−Ｎ４）よりも大きくなるまで（ステップＳ５０）、あるいは事例Ｍ５の場合のように、出力接点ＳＷのオン時間が所定時間Ｔ１（本例では１．５sec ）を経過するまで（ステップＳ４６，４７）は、出力電圧制御を維持している。これにより、一旦出力電圧制御を開始した後、確実にエンジン回転速度Ｎeを回復させてエンジン回転速度Ｎe の安定性を確保できると共に、所定時間Ｔ１以上の発電機電圧低下を防止して発電機規格に適合した出力電圧の安定性を確保できる。さらに、出力電圧制御を終了して一旦出力接点ＳＷをオフしたときは、出力接点ＳＷのオフ時間が所定時間Ｔ２（本例では６sec だが、急負荷投入の頻度により決定される）を経過するまで出力接点ＳＷのオフ状態を維持する。（ステップＳ４２，４３）これにより、所定時間Ｔ２の間に再度出力電圧制御を開始させることなく、発電機出力電圧をより安定に制御できる。
【００４７】
なお、これまで説明した実施形態において、自動電圧調整器６に調整電圧指令値を入力する回路構成は図１に示したものに限定されず、所定個数の抵抗と、この抵抗の並列及び／又は直列の所定の接続を、エンジンコントローラ３の調整電圧指令信号に応じて切換可能なスイッチ手段とを有していればよい。例えば、図１３はこの回路構成の他例を示すものであり、抵抗Ｒ1 、Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 と可変抵抗５とを直列に配設し、各抵抗の短絡又は接続を切換えるリレー（スイッチ手段の一例）の出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 を各抵抗に接続し、エンジンコントローラ３と各リレーの図示しないコイルとをそれぞれ配線Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4により接続してもよい。また、出力接点ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4を有するリレーはこれに限定されず、抵抗の直列及び／又は並列の接続を切換え可能なスイッチ手段であれば良く、例えばトランジスタ等の半導体スイッチでもよい。
【００４８】
また、上記実施形態において、燃料噴射量を検出する手段としてはラックセンサ１１に限定するものではなく、例えばエンジンコントローラ３により燃料噴射ポンプの燃料供給電磁弁の開時間に基づいて求める方法、あるいは燃料噴射圧力とエンジン回転速度と燃料噴射量との関係を予めマップ等に設定しておき、エンジン駆動中に検出した燃料噴射圧力とエンジン回転速度とに基づいてこのマップにより燃料噴射量を算出する方法等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジン発電機の電圧制御装置の構成ブロック図である。
【図２】発電機の設定電圧の比率と周波数又はエンジン回転速度の比率との関係を示す線図である。
【図３】発電機設定電圧と調整電圧との関係の説明図である。
【図４】エンジン発電機の出力電圧をエンジン回転速度に基づいて制御する場合の、エンジン回転速度と燃料噴射量との関係を示す線図である。
【図５】エンジン発電機の出力電圧をエンジン回転速度と燃料噴射量とに基づいて制御する場合の、エンジン回転速度と燃料噴射量との関係を示す線図である。
【図６】 本発明の参考となる電圧制御方法の第１実施形態を表すフローチャート例である。
【図７】本発明に係る電圧制御方法の第２実施形態を表すフローチャート例である。
【図８】エンジン回転速度の変動比率、調整電圧及び発電機出力電圧の関係を示す線図である。
【図９】本発明に係る電圧制御方法の第３実施形態を表すフローチャート例である。
【図１０】エンジン回転速度の変動と出力接点の作動との関係の説明図である。
【図１１】本発明に係る電圧制御方法の第４実施形態を表すフローチャート例である。
【図１２】第４実施形態による電圧制御のタイミングチャートである。
【図１３】本発明に係るエンジン発電機の電圧制御装置の他例の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン、２…電子ガバナ、３…エンジンコントローラ、４…発電機、５…可変抵抗、６…自動電圧調整器、Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 …配線、Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 …抵抗、ＳＷ1 ，ＳＷ2 ，ＳＷ3 ，ＳＷ4 …出力接点。
Claims (10)
- エンジン発電機の電圧制御方法において、所定時間ごとにエンジン回転速度の実測値(Ne)を検出し、実測値(Ne)が所定の目標値(Ne1) 以下のときは、目標値(Ne1) と実測値(Ne)との偏差値に応じて発電機(4) の出力電圧を制御し、発電機(4) の出力電圧制御中に、エンジン回転速度の実測値(Ne)が第１の目標値(Ne1) よりも低い所定の第２の目標値(Ne2) 以上で、かつ第１の目標値(Ne1) より低い回転速度の状態が継続し、この継続時間が所定の閾値(T1)を越えたときは、発電機(4) を定格出力電圧に戻す制御を行うことを特徴とするエンジン発電機の電圧制御方法。
- エンジン発電機の電圧制御方法において、所定時間ごとにエンジン(1) の燃料噴射量の実測値(Q) 及び回転速度の実測値(Ne)を検出し、回転速度の実測値(Ne)に対する燃料噴射量の所定の目標値(Q1)と燃料噴射量の実測値(Q) との偏差値に応じて発電機(4) の出力電圧を制御することを特徴とするエンジン発電機の電圧制御方法。
- エンジン発電機の電圧制御方法において、所定時間ごとにエンジン(1) の回転速度の実測値(Ne)及び燃料噴射量の実測値(Q) を検出し、回転速度の実測値(Ne)が所定の目標値(Ne1) より大きいときは、回転速度の実測値(Ne)に対する燃料噴射量の所定の目標値(Q1)と燃料噴射量の実測値(Q) との偏差値に応じて発電機(4) の出力電圧を制御し、回転速度の実測値(Ne)が目標値(Ne1) 以下のときは、回転速度の目標値(Ne1) と回転速度の実測値(Ne)との偏差値に応じて発電機(4) の出力電圧を制御することを特徴とするエンジン発電機の電圧制御方法。
- 請求項２又は３記載のエンジン発電機の電圧制御方法において、回転速度の実測値(Ne)に対する燃料噴射量の目標値(Q1)と燃料噴射量の実測値(Q) との偏差値に応じて発電機(4) の出力電圧を制御しているとき、燃料噴射量の実測値(Q) と目標値(Q1)とが等しい場合は、回転速度の目標値(Ne1) と実測値(Ne)との偏差値に応じて発電機(4) の出力電圧を制御することを特徴とするエンジン発電機の電圧制御方法。
- 請求項２〜４のいずれか１つに記載のエンジン発電機の電圧制御方法において、発電機(4) の出力電圧制御中に、エンジン回転速度の実測値(Ne)が第１の目標値(Ne1) よりも低い所定の第２の目標値(Ne2) 以上で、かつ第１の目標値(Ne1) より低い回転速度の状態が継続し、この継続時間が所定の閾値(T1)を越えたときは、発電機(4) を定格出力電圧に戻す制御を行うことを特徴とするエンジン発電機の電圧制御方法。
- 請求項１〜５のいずれか１つに記載のエンジン発電機の電圧制御方法において、一度発電機(4) の出力電圧を定格電圧より低い電圧から定格電圧に戻す制御を行ったときは、この後所定時間(T2)が経過するのを待ってから、次に定格電圧より低い出力電圧に制御可能としたことを特徴とするエンジン発電機の電圧制御方法。
- エンジン(1) と、エンジン(1) によって駆動される発電機(4) と、発電機(4) の出力電圧及び外部からの調整電圧指令値を入力し、入力される調整電圧指令値に応じて発電機(4) の出力電圧を制御する自動電圧調整器(6)とを備えたエンジン発電機において、エンジン(1) の回転速度を検出するエンジン回転速度検出器と、エンジン(1) の燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、エンジン回転速度検出器による回転速度の実測値(Ne)に対する燃料噴射量の目標値(Q1)と燃料噴射量検出手段による燃料噴射量の実測値(Q) との偏差値に応じて自動電圧調整器(6) の調整電圧指令値を出力するエンジンコントローラ(3) と、それぞれの並列及び／又は直列の所定の接続により形成される合成抵抗を自動電圧調整器(6) の調整電圧指令入力端子に接続した所定個数の抵抗(R1〜R4)と、この抵抗(R1〜R4)の並列及び／又は直列の所定の接続を、エンジンコントローラ(3) の調整電圧指令値に応じて切換可能なスイッチ手段(SW1〜SW4)とを備えたことを特徴とするエンジン発電機の電圧制御装置。
- 所定時間ごとにエンジン回転速度の実測値(Ne)を検出し、実測値(Ne)の時間変化率に基づいて発電機(4) の出力電圧を制御するエンジン発電機の電圧制御方法において、発電機(4) の出力電圧制御を開始してから第２の所定時間(T1)以上経過したときは、出力電圧制御を止めて定格出力電圧に戻す制御を行い、出力電圧制御中に、エンジン回転速度の実測値(Ne)が第１の所定回転速度(N1)以下になったときは出力電圧制御を継続し、出力電圧制御を開始してから第２の所定時間(T1)より短い第１の所定時間(T3)が経過し、かつ前記エンジン回転速度の実測値(Ne)が第１の所定回転速度(N1)より高い第２の回転速度(N4)以上になったときは出力電圧制御を止めて定格出力電圧に戻す制御を行うことを特徴とするエンジン発電機の電圧制御方法。
- 請求項８記載のエンジン発電機の電圧制御方法において、エンジン回転速度の実測値(Ne)の時間変化率が所定値以上に低下したとき、発電機(4) の出力電圧制御を開始することを特徴とするエンジン発電機の電圧制御方法。
- 請求項８記載のエンジン発電機の電圧制御方法において、エンジン回転速度の実測値(Ne)の時間変化率値に応じて、発電機(4) の出力電圧値を変えて制御することを特徴とするエンジン発電機の電圧制御方法。
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