JP7048088B2 - 燃料供給制御方法及び燃料供給制御システム - Google Patents

Description

本発明は、過給機を含む原動機への燃料の供給を制御する燃料供給制御方法及び燃料供給制御システムに関する。

ガバナーは、ディーゼル機関等の原動機へ供給する燃料量を調節して原動機の回転数の制御を行う。
原動機の回転数制御は、１００年以上前から遠心ボールによるスピードガバナーでフィードバック制御が行われてきた。スピードガバナーはその後、油圧機械ガバナーに置き換わり、現在はマイクロプロセッサーによる電子ガバナーが主流となっている。
しかし、ガバナーの制御理論は、依然として設定回転数と実回転数の差でフィードバック制御を行うものであり変わっていない。このフィードバック制御には、ＰＩＤ演算部を有するＰＩＤガバナー等が用いられる。

ガバナーには、原動機保護の観点から燃料量を制限する各種リミッターが設けられている。
図３は、過給機を含む原動機への燃料の供給を制御する従来のガバナーの構成例を示す図である。ＰＩＤ演算部１００と並列に、リミッターとしての回転数リミット部１１０及び掃気圧リミット部１２０が配置されている。
偏差演算部１４０は、原動機に設定された設定回転数ｎ_spと、原動機から検出された検出回転数ｎ_actを入力として偏差を算出し、算出した偏差を出力する。
ＰＩＤ演算部１００は、偏差演算部１４０から出力された偏差に比例動作Ｐ、積分動作Ｉ、微分動作Ｄを施して原動機へ供給する燃料量を算出し、算出した燃料量を出力する。
回転数リミット部１１０は、原動機へ供給する燃料量を検出回転数ｎ_actに応じて制限する。回転数リミット部１１０は、検出回転数ｎ_actを入力としてあらかじめ指定されたグラフより制限燃料量となる燃料量を制限する指令値となる回転数リミット量ｈ_p’を設定し、設定した回転数リミット量ｈ_p’を出力する。
掃気圧リミット部１２０は、原動機へ供給する燃料量を原動機から検出された検出掃気圧Ｐ_sに応じて制限する。掃気圧リミット部１２０は、検出掃気圧Ｐ_sを入力としてあらかじめ指定されたグラフより制限燃料量となる燃料量を制限する指令値となる掃気圧リミット量ｈ_p’’を設定し、設定した掃気圧リミット量ｈ_p’’を出力する。
信号切替器（LSS:Lower signal selector)１３０は、ＰＩＤ演算部１００から出力された燃料量と、回転数リミット部１１０から出力された回転数リミット量ｈ_p’と、掃気圧リミット部１２０から送信された掃気圧リミット量ｈ_p’’のうち、最小シグナル（最小の燃料量）を選択して、燃料量ｈ_pを出力する。
このように、従来のガバナーはＰＩＤ演算部１００と、回転数リミット部１１０及び掃気圧リミット部１２０が並列に配置されており、回転数リミット量ｈ_p’及び掃気圧リミット量ｈ_p’’はＰＩＤ演算部１００での演算においては考慮されていない。この方法では、回転数リミット部１１０又は掃気圧リミット部１２０によって燃料量が制限されるか否かのオン／オフ動作であるため、燃料量ｈ_pをスムーズに調節することができず原動機の回転数が急激に変動する可能性がある。近年は特に省エネ運航の要請や、環境規制の強化等の影響から回転数リミット部１１０又は掃気圧リミット部１２０によって燃料量が制限される回数が増えており、ガバナーによる原動機の回転数制御の信頼性が問われるようになってきた。

ここで、特許文献１には、回転数指令とエンジン実回転数の間の偏差に基づきガバナー指令を演算してターボ過給機を備えたエンジンを制御する構成において、ＰＩＤ演算部の出力とＰＩＤ制御規制部の出力をスイッチに入力し、一方の出力を選択的にガバナー指令として燃料供給装置に出力するようにし、エンジン実回転数が回転数指令よりも小さいときに、ターボラグ期間に渡って演算に基づくガバナー指令の出力を停止し、その間ガバナー指令を漸次増大して出力することで、燃費の改善等を図ることが開示されている。
また、特許文献２には、ディーゼルエンジンの実回転数と設定回転数との偏差に応じて燃料噴射ポンプのコントロールラックの位置を制御する構成において、回転数設定信号の時間的変化率を制限する信号変換手段を設けて、回転数設定信号の時間的変化率を予め設定した制限値以下に制限し、時間的変化率が制限された回転数設定信号と回転数検出信号との偏差をゼロにするために必要なコントロールラックの操作量を操作量演算手段により演算し、演算された操作量だけコントロールラックを変位させるようにアクチュエータに駆動信号を与えることで、ディーゼルエンジンからの黒煙排出防止等を図ることが開示されている。
また、特許文献３には、ディーゼル機関の回転速度を指示速度に一致させるように制御する構成において、始動時増量制御回路を設け、速度検出信号に同期して交番する交流分に回転速度に比例して変化する直流分が重畳された速度検出電圧を得、速度検出電圧が増量制御終了速度指示電圧以下の時に増量用駆動信号を発生させ、設定速度から増量制御終了速度にかけてラックを始動増量位置から定常時最大噴射量位置まで徐々に移動させることで、始動時噴射量増量制御の終了時に機関の動作が不安定になるのを防止することが開示されている。

特開２０１１－１２６６４号公報 特開２００１－２０７８９９号公報 実願昭６２－１５４９８５号（実開平１－５８７４２号）のマイクロフィルム

特許文献１は、ＰＩＤ演算部からの出力をＰＩＤ制御規制部からの出力と比較して、一方の出力を選択するものであり、ＰＩＤ演算部での演算においてはエンジン実回転数又はエンジンの掃気圧による燃料投入量の制限を考慮していない。よって、ＰＩＤ演算部からの出力による制御からＰＩＤ制御規制部からの出力による制御に切り替わったときに燃料投入量が急激に変動する可能性がある。
また、特許文献２は、過給機を備えておらず、エンジンの掃気圧による制限に起因する燃料量の急激な変動を抑制するものではない。また、操作量演算手段での演算においてはエンジンの実回転数による燃料量の制限を考慮していない。
また、特許文献３は、始動増量位置から定常時最大噴射量位置への切替をスムーズに行わせる制御に関するものであり、定常運転時の制御に関するものではない。また、過給機を備えておらず、エンジンの掃気圧による制限に起因する燃料量の急激な変動を抑制するものではない。また、ラック操作手段の操作量を演算する制御回路において機関の実回転数による燃料量の制限を考慮していない。

そこで本発明は、過給機を含む原動機に対する制御をスムーズに行うことができる燃料供給制御方法及び燃料供給制御システムを提供することを目的とする。

請求項１記載に対応した燃料供給制御方法においては、過給機を含む原動機への燃料の供給を制御する燃料供給制御方法であって、原動機の回転数を設定し、原動機の回転数を検出し、設定された設定回転数と検出した検出回転数との偏差に基づいてフィードバック制御により原動機へ供給する燃料量を調節するに当たり、原動機の掃気圧を検出し、偏差を検出回転数と検出掃気圧とから導出される補正値をもって補正し、補正された補正偏差に基づいてフィードバック制御を行うことを特徴とする。
請求項１に記載の本発明によれば、設定回転数と検出回転数との偏差を検出回転数及び検出掃気圧から導出した補正値をもって補正した補正偏差に基づいてフィードバック制御が行われるため、燃料量の急激な変動を抑制することができる。これにより、原動機に対する制御がスムーズに移行し応答が良好となる。また、原動機の熱負荷の急上昇等や過給機のサージングが防止され、機器の信頼性が向上する。さらに、応答が良好となることで省エネが図られる。

請求項２記載の本発明は、原動機の回転数に対応する燃料の回転数限界値及び原動機の掃気圧に対応する燃料の掃気圧限界値に基づいて補正値を導出することを特徴とする。
請求項２に記載の本発明によれば、回転数限界値及び掃気圧限界値を補正値の導出に用いることで補正値の精度を高めることができる。
なお、燃料の回転数限界値、燃料の掃気圧限界値は、あらかじめグラフで指定する以外に関数で与える等各種の方法がある。

請求項３記載の本発明は、回転数に対応する燃料量の回転数リミット量及び掃気圧に対応する燃料量の掃気圧リミット量を導出し、回転数リミット量と掃気圧リミット量に基づいて補正値を導出することを特徴とする。
請求項３に記載の本発明によれば、燃料量の回転数リミット量及び燃料量の掃気圧リミット量を補正値の導出に用いることで補正値の精度をさらに高めることができる。例えば、回転数リミット量と掃気圧リミット量は、図、表等に基づいて算出することができる。

請求項４記載の本発明は、フィードバック制御の出力としての燃料量をフィードバックし、回転数リミット量及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との関係に基づいて補正値を導出することを特徴とする。
請求項４に記載の本発明によれば、フィードバックした燃料量を補正値の導出に用いることで補正値の精度をさらに高めることができる。

請求項５記載の本発明は、回転数リミット量とフィードバックした燃料量との差分及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との差分に基づいて重み付けを行い、補正値を導出することを特徴とする。
請求項５に記載の本発明によれば、差分に基づく重み付けを行うことで補正値の精度をさらに高めることができる。

請求項６記載の本発明は、回転数リミット量とフィードバックした燃料量との差分及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との差分を相当回転数に変換し補正値を導出することを特徴とする。
請求項６に記載の本発明によれば、補正値に相当回転数が反映されるため、補正値による偏差の補正を簡便に行うことができる。

請求項７記載に対応した燃料供給制御システムにおいては、過給機を含む原動機への燃料の供給を制御する燃料供給制御システムであって、原動機の回転数を設定する回転数設定手段と、原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、回転数設定手段で設定した設定回転数と回転数検出手段で検出した検出回転数との偏差に基づいてフィードバック制御により原動機へ供給する燃料量を調節する電子ガバナー手段と、原動機の掃気圧を検出する掃気圧検出手段とを備え、電子ガバナー手段が、偏差を検出回転数と検出掃気圧とから導出される補正値をもって補正し、補正された補正偏差に基づいてフィードバック制御を行うことを特徴とする。
請求項７に記載の本発明によれば、設定回転数と検出回転数との偏差を検出回転数及び検出掃気圧から導出した補正値をもって補正した補正偏差に基づいてフィードバック制御が行われるため、燃料量の急激な変動を抑制することができる。これにより、原動機に対する制御がスムーズに移行し応答が良好となる。また、原動機の熱負荷の急上昇等や過給機のサージングが防止され、機器の信頼性が向上する。さらに、応答が良好となることで省エネが図られる。

請求項８記載の本発明は、電子ガバナー手段が、原動機の回転数に対応する燃料の回転数限界値を設定する回転数限界値設定部及び原動機の掃気圧に対応する燃料の掃気圧限界値を設定する掃気圧限界値設定部を有し、設定された回転数限界値及び掃気圧限界値に基づいて補正値を導出することを特徴とする。
請求項８に記載の本発明によれば、回転数限界値及び掃気圧限界値を補正値の導出に用いることで補正値の精度を高めることができる。

請求項９記載の本発明は、電子ガバナー手段が、回転数に対応する燃料量の回転数リミット量、及び掃気圧に対応する燃料量の掃気圧リミット量を導出し、回転数リミット量と掃気圧リミット量に基づいて補正値を導出する補正値導出部を有することを特徴とする。
請求項９に記載の本発明によれば、燃料量の回転数リミット量及び燃料量の掃気圧リミット量を補正値の導出に用いることで補正値の精度をさらに高めることができる。

請求項１０記載の本発明は、電子ガバナー手段が、フィードバック制御の出力としての燃料量をフィードバックし、補正値導出部が、回転数リミット量及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との関係に基づいて補正値を導出することを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明によれば、フィードバックした燃料量を補正値の導出に用いることで補正値の精度をさらに高めることができる。

請求項１１記載の本発明は、補正値導出部が、回転数リミット量とフィードバックした燃料量との差分、及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との差分に基づいて重み付けを行い、補正値を導出することを特徴とする。
請求項１１に記載の本発明によれば、差分に基づく重み付けを行うことで補正値の精度をさらに高めることができる。

請求項１２記載の本発明は、補正値導出部が、回転数リミット量とフィードバックした燃料量との差分、及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との差分を相当回転数に変換し補正値を導出することを特徴とする。
請求項１２に記載の本発明によれば、補正値に相当回転数が反映されるため、補正値による偏差の補正を簡便に行うことができる。

本発明の燃料供給制御方法によれば、設定回転数と検出回転数との偏差を検出回転数及び検出掃気圧から導出した補正値をもって補正した補正偏差に基づいてフィードバック制御が行われるため、燃料量の急激な変動を抑制することができる。これにより、原動機に対する制御がスムーズに移行し応答が良好となる。また、原動機の熱負荷の急上昇等や過給機のサージングが防止され、機器の信頼性が向上する。さらに、応答が良好となることで省エネが図られる。

また、原動機の回転数に対応する燃料の回転数限界値及び原動機の掃気圧に対応する燃料の掃気圧限界値に基づいて補正値を導出する場合には、回転数限界値及び掃気圧限界値を補正値の導出に用いることで補正値の精度を高めることができる。

また、回転数に対応する燃料量の回転数リミット量及び掃気圧に対応する燃料量の掃気圧リミット量を導出し、回転数リミット量と掃気圧リミット量に基づいて補正値を導出する場合には、燃料量の回転数リミット量及び燃料量の掃気圧リミット量を補正値の導出に用いることで補正値の精度をさらに高めることができる。

また、フィードバック制御の出力としての燃料量をフィードバックし、回転数リミット量及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との関係に基づいて補正値を導出する場合には、フィードバックした燃料量を補正値の導出に用いることで補正値の精度をさらに高めることができる。

また、回転数リミット量とフィードバックした燃料量との差分及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との差分に基づいて重み付けを行い、補正値を導出する場合には、差分に基づく重み付けを行うことで補正値の精度をさらに高めることができる。

また、回転数リミット量とフィードバックした燃料量との差分及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との差分を相当回転数に変換し補正値を導出する場合には、補正値に相当回転数が反映されるため、補正値による偏差の補正を簡便に行うことができる。

また、本発明の燃料供給制御システムによれば、設定回転数と検出回転数との偏差を検出回転数及び検出掃気圧から導出した補正値をもって補正した補正偏差に基づいてフィードバック制御が行われるため、燃料量の急激な変動を抑制することができる。これにより、原動機に対する制御がスムーズに移行し応答が良好となる。また、原動機の熱負荷の急上昇等や過給機のサージングが防止され、機器の信頼性が向上する。さらに、応答が良好となることで省エネが図られる。

また、電子ガバナー手段が、原動機の回転数に対応する燃料の回転数限界値を設定する回転数限界値設定部及び原動機の掃気圧に対応する燃料の掃気圧限界値を設定する掃気圧限界値設定部を有し、設定された回転数限界値及び掃気圧限界値に基づいて補正値を導出する場合には、回転数限界値及び掃気圧限界値を補正値の導出に用いることで補正値の精度を高めることができる。

また、電子ガバナー手段が、回転数に対応する燃料量の回転数リミット量、及び掃気圧に対応する燃料量の掃気圧リミット量を導出し、回転数リミット量と掃気圧リミット量に基づいて補正値を導出する補正値導出部を有する場合には、燃料量の回転数リミット量及び燃料量の掃気圧リミット量を補正値の導出に用いることで補正値の精度をさらに高めることができる。

また、電子ガバナー手段が、フィードバック制御の出力としての燃料量をフィードバックし、補正値導出部が、回転数リミット量及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との関係に基づいて補正値を導出する場合には、フィードバックした燃料量を補正値の導出に用いることで補正値の精度をさらに高めることができる。

また、補正値導出部が、回転数リミット量とフィードバックした燃料量との差分、及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との差分に基づいて重み付けを行い、補正値を導出する場合には、差分に基づく重み付けを行うことで補正値の精度をさらに高めることができる。

また、補正値導出部が、回転数リミット量とフィードバックした燃料量との差分、及び掃気圧リミット量とフィードバックした燃料量との差分を相当回転数に変換し補正値を導出する場合には、補正値に相当回転数が反映されるため、補正値による偏差の補正を簡便に行うことができる。

本実施形態の燃料供給制御システムを示す図 同燃料供給制御システムの一部を示す図 従来のガバナーの構成例を示す図

以下に、本発明の実施形態による燃料供給制御方法及び燃料供給制御システムについて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による燃料供給制御システムを示す図である。図２は、同燃料供給制御システムの一部を示す図である。
本実施形態の燃料供給制御システムは、過給機２を含む原動機１への燃料の供給を制御する。燃料供給制御システムは、回転数設定手段１０と、回転数検出手段２０と、掃気圧検出手段３０と、電子ガバナー手段４０と、偏差演算部５０を備える。

回転数設定手段１０は、原動機１の回転数を設定し、設定した設定回転数ｎ_spを出力する。
回転数検出手段２０は、原動機１の回転数を検出し、検出した検出回転数ｎ_actを出力する。
掃気圧検出手段３０は、原動機１の掃気圧を検出し、検出した検出掃気圧Ｐ_sを出力する。
なお、原動機１の掃気圧は、例えば、過給機２の出口、過給機２から原動機１のシリンダの間、また原動機１のシリンダ等から検出することができる。
偏差演算部５０は、回転数設定手段１０から出力された設定回転数ｎ_spと回転数検出手段２０から出力された検出回転数ｎ_actを入力として偏差ｅ_nを演算し、演算した偏差ｅ_nを出力する。
偏差ｅ_nは下式（１）で表される。
［数１］
ｅ_n＝ｎ_sp－ｎ_act ・・・（１）

電子ガバナー手段４０によるフィードバック制御について説明する。
電子ガバナー手段４０は、偏差ｅ_nに基づくフィードバック制御により原動機１へ供給する燃料量ｈ_pを調節する。電子ガバナー手段４０は、偏差演算部５０から出力された偏差ｅ_nを検出回転数ｎ_actと検出掃気圧Ｐ_sをもって補正し、補正された補正偏差Ｅ_nに基づいてフィードバック制御を行う。
電子ガバナー手段４０は、原動機１の回転数に対応する燃料の回転数限界値を設定する回転数限界値設定部４１と、原動機１の掃気圧に対応する燃料の掃気圧限界値を設定する掃気圧限界値設定部４２と、補正値を導出する補正値導出部４３と、補正値を用いて偏差ｅ_nを補正する補正偏差演算部４４と、補正された補正偏差Ｅ_nを用いて燃料量ｈ_pを演算する制御演算部４５を備える。

図１及び図２において回転数限界値設定部４１中のグラフは、回転数と燃料量の限界値との関係を示している。縦軸は原動機１へ供給する燃料量の限界値（リミット量）、横軸は原動機１の回転数である。
回転数限界値設定部４１は、回転数検出手段２０から出力された検出回転数ｎ_actを入力として、原動機１へ供給する燃料量の限界値である回転数リミット量ｈ_p’を導出し、導出した回転数リミット量ｈ_p’を出力する。検出回転数ｎ_actに対応する燃料量の限界値（回転数リミット量ｈ_p’）は、原動機１の特性により定まる。
また、図１及び図２において掃気圧限界値設定部４２中のグラフは、掃気圧と燃料量の限界値との関係を示している。縦軸は原動機１へ供給する燃料量の限界値（リミット量）、横軸は原動機１の掃気圧である。
掃気圧限界値設定部４２は、掃気圧検出手段３０から出力された検出掃気圧Ｐ_sを入力として、原動機１へ供給する燃料量の限界値である掃気圧リミット量ｈ_p’’を導出し、導出した掃気圧リミット量ｈ_p’’を出力する。検出掃気圧Ｐ_sに対応する燃料量の限界値（掃気圧リミット量ｈ_p’’）は、原動機１の特性により定まる。

補正値導出部４３は、回転数リミット量ｈ_p’及び掃気圧リミット量ｈ_p’’に基づいて、偏差ｅ_nの補正に用いる補正値を導出する。
補正値導出部４３には、制御演算部４５から出力された燃料量ｈ_pがフィードバックされる。補正値導出部４３は、第一の補正値導出部４３Ａと、第二の補正値導出部４３Ｂを有する。
第一の補正値導出部４３Ａは、回転数限界値設定部４１から出力された回転数リミット量ｈ_p’と制御演算部４５からフィードバックされた燃料量ｈ_pとの差として差分Ｄを導出する。
第二の補正値導出部４３Ｂは、掃気圧限界値設定部４２から出力された掃気圧リミット量ｈ_p’’と制御演算部４５からフィードバックされた燃料量ｈ_pとの差として差分Ｄを導出する。
差分Ｄは下式（２）で表される。
［数２］
Ｄ＝ｈ_p’(or ｈ_p’’)－ｈ_p ・・・（２）

次に、第一の補正値導出部４３Ａ及び第二の補正値導出部４３Ｂは、差分Ｄに基づいて、補正値の重み付けを行う。
図１及び図２において補正値導出部４３中のグラフは、差分と補正値の重みとの関係を示している。縦軸は補正値の重み、横軸は差分である。グラフに示すように、差分が小さいほど補正値の重みを大きくしている。これにより、差分Ｄが小さい場合、すなわち燃料量ｈ_pが回転数リミット量ｈ_p’又は掃気圧リミット量ｈ_p’’に近い場合は重み付けが大きくなる。また、差分Ｄが大きい場合、すなわち回転数リミット量ｈ_p’又は掃気圧リミット量ｈ_p’’に対して燃料量ｈ_pが十分に小さい場合は補正値の重み付けが小さくなる。

次に、第一の補正値導出部４３Ａは、回転数リミット量ｈ_p’と燃料量ｈ_pとの差分Ｄに基づく重み付けに従い偏差ｅ_nの補正に用いる補正値ωｎ_actを導出し、導出した補正値ωｎ_actを出力する。また、第二の補正値導出部４３Ｂは、掃気圧リミット量ｈ_p’’と燃料量ｈ_pとの差分Ｄに基づく重み付けに従い偏差ｅ_nの補正に用いる補正値ωＰ_sを導出し、導出した補正値ωＰ_sを出力する。なお、補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sは、差分Ｄを相当回転数に変換して導出することが好ましい。
重み付けした補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sは下式（３）で表される。
［数３］
ωＰ_s，ωｎ_act＝ｆ（ｈ_p’(or ｈ_p’’)－ｈ_p） ・・・（３）

補正偏差演算部４４は、偏差演算部５０から出力された偏差ｅ_nを補正値導出部４３から出力された補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sをもって補正し、補正した補正偏差Ｅ_nを出力する。
補正偏差Ｅ_nは下式（４）で表される。
［数４］
Ｅ_n＝ｅ_n－（ωＰ_s＋ωｎ_act） ・・・（４）

制御演算部４５は、補正偏差演算部４４から出力された補正偏差Ｅ_nに比例動作Ｐ、積分動作Ｉ、微分動作Ｄを施して燃料量ｈ_pを演算し、演算した燃料量ｈ_pを出力する。これにより、指令値としての燃料量ｈ_pに基づき原動機１に燃料が供給される。
上述のように、回転数リミット量ｈ_p’又は掃気圧リミット量ｈ_p’’と燃料量ｈ_pとの差分Ｄが小さくなるにつれて補正値ωｎ_act又は補正値ωＰ_sの重みが増加する。よって、燃料量ｈ_pが回転数リミット量ｈ_p’又は掃気圧リミット量ｈ_p’’に近い場合は、補正偏差Ｅ_nが偏差ｅ_nよりも十分小さくなるため、電子ガバナー手段４０は原動機１へ供給する燃料が増えないように制御することになる。一方、燃料量ｈ_pが回転数リミット量ｈ_p’及び掃気圧リミット量ｈ_p’’に対して十分小さい場合は、補正偏差Ｅ_nが偏差ｅ_nと等しいか又は殆ど差が無くなるため、電子ガバナー手段４０は原動機１へ供給する燃料を必要に応じて増加させるように制御することになる。

このように、本実施形態による燃料供給制御方法及び燃料供給制御システムにおいては、従来のように偏差ｅ_nに基づく燃料量と回転数リミット量ｈ_p’又は掃気圧リミット量ｈ_p’’とを選択的に切り替えて燃料量ｈ_pを出力するのではなく、偏差ｅ_nを回転数リミット量ｈ_p’又は掃気圧リミット量ｈ_p’’から導出される補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sをもって補正し、補正された補正偏差Ｅ_nに基づいてフィードバック制御を行うため、あたかも制御演算部４５に燃料量のリミッター機能が組み込まれていることとなり、燃料量ｈ_pの急激な変動を抑制することができる。これにより、原動機１に対する制御がスムーズに移行し応答が良好となる。また、原動機１の熱負荷の急上昇等や過給機２のサージングが防止され、機器の信頼性が向上する。さらに、応答が良好となることで省エネが図られる。

また、原動機１の回転数に対応する燃料の回転数限界値及び原動機１の掃気圧に対応する燃料の掃気圧限界値に基づいて補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sを導出することで、補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sの精度を高めることができる。なお、燃料の回転数限界値及び燃料の掃気圧限界値は、あらかじめグラフで指定する以外に関数で与える等各種の方法がある。

また、燃料量の回転数リミット量ｈ_p’及び燃料量の掃気圧リミット量ｈ_p’’を導出し、回転数リミット量ｈ_p’と掃気圧リミット量ｈ_p’’に基づいて補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sを導出することで、補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sの精度をさらに高めることができる。例えば、回転数リミット量ｈ_p’及び掃気圧リミット量ｈ_p’’は、図、表等に基づいて算出することができる。

また、フィードバック制御の出力としての燃料量ｈ_pをフィードバックし、回転数リミット量ｈ_p’及び掃気圧リミット量ｈ_p’’とフィードバックした燃料量ｈ_pとの関係に基づいて補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_s，を導出することで、補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sの精度をさらに高めることができる。

また、回転数リミット量ｈ_p’とフィードバックした燃料量ｈ_pとの差分Ｄ及び掃気圧リミット量ｈ_p’’とフィードバックした燃料量ｈ_pとの差分Ｄに基づいて重み付けを行い、補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sを導出することで、補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sの精度をさらに高めることができる。

また、回転数リミット量ｈ_p’とフィードバックした燃料量ｈ_pとの差分Ｄ及び掃気圧リミット量ｈ_p’’とフィードバックした燃料量ｈ_pとの差分Ｄを相当回転数に変換し補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sを導出することで、補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sに相当回転数が反映されるため、補正値ωｎ_act及び補正値ωＰ_sによる偏差ｅ_nの補正を簡便に行うことができる。

なお、本実施形態におけるフィードバック制御は、比例動作Ｐ、積分動作Ｉ、微分動作Ｄを用いたＰＩＤ制御としたが、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩ＋Ｐ制御、又はファジイ制御等、各種のフィードバック制御に本発明は適用可能である。

本発明の燃料供給制御方法及び燃料供給制御システムは、過給機を含む原動機に対するリミッター付ガバナーの制御に適用できる。また、従来ガバナーにレトロフィットすることも可能である。また、原動機は過給機を含むものであれば、その種類を問わない。

１ 原動機
２ 過給機
１０ 回転数設定手段
２０ 回転数検出手段
３０ 掃気圧検出手段
４０ 電子ガバナー手段
４１ 回転数限界値設定部
４２ 掃気圧限界値設定部
４３ 補正値導出部
ｅ_n 偏差
Ｅ_n 補正偏差
ｈ_p 燃料量
ｈ_p’ 回転数リミット量
ｈ_p’’ 掃気圧リミット量
ｎ_sp 設定回転数
ｎ_act 検出回転数
Ｐ_s 検出掃気圧
ωｎ_act 補正値
ωＰ_s 補正値

Claims (12)

1. 過給機を含む原動機への燃料の供給を制御する燃料供給制御方法であって、前記原動機の回転数を設定し、前記原動機の回転数を検出し、設定された設定回転数と検出した検出回転数との偏差に基づいてフィードバック制御により前記原動機へ供給する燃料量を調節するに当たり、前記原動機の掃気圧を検出し、前記偏差を前記検出回転数と検出掃気圧とから導出される補正値をもって補正し、補正された補正偏差に基づいて前記フィードバック制御を行うことを特徴とする燃料供給制御方法。
2. 前記原動機の前記回転数に対応する燃料の回転数限界値及び前記原動機の前記掃気圧に対応する燃料の掃気圧限界値に基づいて前記補正値を導出することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給制御方法。
3. 前記回転数に対応する前記燃料量の回転数リミット量及び前記掃気圧に対応する前記燃料量の掃気圧リミット量を導出し、前記回転数リミット量と前記掃気圧リミット量に基づいて前記補正値を導出することを特徴とする請求項２に記載の燃料供給制御方法。
4. 前記フィードバック制御の出力としての前記燃料量をフィードバックし、前記回転数リミット量及び前記掃気圧リミット量とフィードバックした前記燃料量との関係に基づいて前記補正値を導出することを特徴とする請求項３に記載の燃料供給制御方法。
5. 前記回転数リミット量とフィードバックした前記燃料量との差分及び前記掃気圧リミット量とフィードバックした前記燃料量との差分に基づいて重み付けを行い、前記補正値を導出することを特徴とする請求項４に記載の燃料供給制御方法。
6. 前記回転数リミット量とフィードバックした前記燃料量との差分及び前記掃気圧リミット量とフィードバックした前記燃料量との差分を相当回転数に変換し前記補正値を導出することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の燃料供給制御方法。
7. 過給機を含む原動機への燃料の供給を制御する燃料供給制御システムであって、前記原動機の回転数を設定する回転数設定手段と、前記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数設定手段で設定した設定回転数と前記回転数検出手段で検出した検出回転数との偏差に基づいてフィードバック制御により前記原動機へ供給する燃料量を調節する電子ガバナー手段と、前記原動機の掃気圧を検出する掃気圧検出手段とを備え、前記電子ガバナー手段が、前記偏差を前記検出回転数と検出掃気圧とから導出される補正値をもって補正し、補正された補正偏差に基づいて前記フィードバック制御を行うことを特徴とする燃料供給制御システム。
8. 前記電子ガバナー手段が、前記原動機の前記回転数に対応する燃料の回転数限界値を設定する回転数限界値設定部及び前記原動機の前記掃気圧に対応する燃料の掃気圧限界値を設定する掃気圧限界値設定部を有し、設定された前記回転数限界値及び前記掃気圧限界値に基づいて前記補正値を導出することを特徴とする請求項７に記載の燃料供給制御システム。
9. 前記電子ガバナー手段が、前記回転数に対応する前記燃料量の回転数リミット量、及び前記掃気圧に対応する前記燃料量の掃気圧リミット量を導出し、前記回転数リミット量と前記掃気圧リミット量に基づいて前記補正値を導出する補正値導出部を有することを特徴とする請求項８に記載の燃料供給制御システム。
10. 前記電子ガバナー手段が、前記フィードバック制御の出力としての前記燃料量をフィードバックし、前記補正値導出部が、前記回転数リミット量及び前記掃気圧リミット量とフィードバックした前記燃料量との関係に基づいて前記補正値を導出することを特徴とする請求項９に記載の燃料供給制御システム。
11. 前記補正値導出部が、前記回転数リミット量とフィードバックした前記燃料量との差分、及び前記掃気圧リミット量とフィードバックした前記燃料量との差分に基づいて重み付けを行い、前記補正値を導出することを特徴とする請求項１０に記載の燃料供給制御システム。
12. 前記補正値導出部が、前記回転数リミット量とフィードバックした前記燃料量との差分、及び前記掃気圧リミット量とフィードバックした前記燃料量との差分を相当回転数に変換し前記補正値を導出することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の燃料供給制御システム。

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