JPH01503249A - 熱機関の回転速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱機関の回転速度制御方法 技術分野 本発明は熱機関に関し、特に、熱機関の回転速度制御方法に関する。

背景技術 熱機関を備えた機械の運転特性のうちの主要なものは、信頼性、性能、燃料消費 率、操作手順を実行する能力、過渡運転状態における排気ガスのスモークと有毒 性、及び他の定格である。実用の範囲ではこれらの定格は過渡運転状態において 制御されている熱機関の回転速度の状態に左右され、特に、これらの定格は、過 渡過程の過剰制御と過渡過程の持続時間に左右される。

熱機関の回転速度を制御する方法は知られており、この方法はＳＯ，Ａ、　２１ ７．２１８の中に説明され、調速機として具体的に示されている。この方法では 、電気モータの制御回路に接続された電流源によってエネルギを与えられる電気 モータの回転速度を制御するために信号が成形され、そして、過渡運転状態にお いて、熱機関の燃料計に動的に連結された差動機構の出力軸の変移した位置に比 例して、電気モータの回転速度を補正するための補正信号が形成される。速度制 御レバーに取り付けられたフィードバックポテンショメータにより、熱機関の回 転速度の制御特性の傾向が確実なものとなる。

制御信号を差動機構と電気モータとを含む精密なフィードバックの形で成形する ことにより、熱機関の回転速度の制御を通常は改善する静的特徴を制御特性に与 えることになる。

しかしながら、熱機関の制御特性の傾向としては、通常は熱機関の定格回転速度 を６−８％以上越えることはなく、熱機関の回転速度についての高効率の制御は 保証されていない。

また、熱機関の回転速度を制御する方法として知られているものに、調速機とし て具体化され、ＳＵ、　Ａ、　７０８．０６５の中に開示されている方法がある 。この方法では、回転速度が予め設定され、この速度に対応する電気モータの回 転速度を制御するための制御信号が、電気モータと、燃料計が差動機構の出力軸 に動的に連結する熱機関とに、動的に連結された差動機構の入力軸の内の１つの 回転速度に基づいて作られ、そして同時に、過渡状態における電気モータの回転 速度を補正するための補正信号が作られる。

この補正信号は熱機関に動的に連結された差動機構の入力軸の回転速度の関数に 比例して作られる。

前述の方法に比べてこの従来の方法では、補正信号が熱機関の回転速度の関数の 形で作られるので、制御の大きさや過渡運転状態の期間が過大になるというよう に、高い安定性と高い制御速度効率が必要である。しかしながら、補正信号を回 転速度の関数として作ると、高い効率の速度制御は確立されていないので、制御 中に熱機関の回転速度の変化にこの信号が追従できなくなる。

発明の概要 それゆえ、本発明は過渡運転状態における電気モータの回転速度を補正するため の信号が、速度制御効率、過剰な制御量、および過渡期間の持続時間の特性を改 善するようなパラメータに基づいて作られる熱機関の回転速度制御方法を揚供す ることを目的としている。

前述の目的を達成する本発明は、熱機関の回転速度を制御する方法であって、熱 機関の回転速度が予め設定され、この速度に基づく制御信号が、電気モータと、 燃料計が差動機構の出力軸に動的に連結された熱機関とに、動的に連結されてい る差動機構の入力軸の内の１つの回転速度に従って、電気モータの回転速度を制 御するために作られ、過渡状態における電気モータの回転速度を補正するための 補正信号が同時に作られる過程を備えており、この過渡運転状態における電気モ ータの回転速度を補正するための補正信号が差動機構の出力軸の回転速度に基づ いて作られることを特徴としている。

好ましくは、過渡運転状態における電気モータの回転速度を補正するための補正 信号が差動機構の出力軸の回転速度に比例するように作られることが望ましい。

差動機構の出力軸の回転速度に基づいて補正信号を作ることにより、ここに提藁 する方法では、電気モータの回転速度を制御するための制御信号を、差動機構の ２つの入力軸の回転速度の間の不一致に応じて作ることを保証し、その結果、過 剰制御と過渡期間の持続時間のような制御特性を改善することができる。

図面の簡単な説明 本発明は添付した１枚の調速機の機能的な構成を示す図面により明確に示される 調速機の具体例によって例示されて詳細に説明される。

発明を実施するための最良の形態 熱機関の回転速度の制御方法は公知の調速機によって実現される。調速機１は差 動機構４の入力軸３に結合される電気モータ２を備えている。この差動機構４の 他の入力軸５は熱機関７の軸６に結合されている。差動機構４の出力軸８は熱機 関７の燃料計９に結合されている。差動機構４の結合状態は図面に歯車を用いた 変速機の形で示されている。

調速機１はまた電気モータ２の回転速度を制御するための回路１０を含んでいる 。回路１０への入口には差動機構４の入力軸３の回転速度を監視するためのモニ タ手段１１が備えられており、ここに説明する実施例ではモニタ手段１１はピッ クアップ１２とトランスジューサ１３とから構成されている。このピックアップ １２は差動機構４の出力軸８の位置を検出するものであり、その出力はトランス ジューサ１３に接続されている。また、トランスジューサ１３は入力軸３の回転 速度に比例する出力軸８の位置の変化を電気信号に変換する。

トランスジューサ１３の出力は、差動機構４の出力軸８の現在の回転速度を予め 設定された回転速度と比較するためのユニット１５の入力１４に接続されている 。この比較ユニット１５の他の入力１６はユニット１７の出力に接続されており 、このユニット１７は熱機関７０回転速度を設定するための入力１８を有し、電 気モータ２の回転速度を制御するためのプログラムを形成する。比較ユニット１ ５の出力は制御信号を成形するためのユニット２０の入力１９に接続されており 、この出力は加算器２１の第１の入力に供給される。加算器２１の出力は電気信 号からパルスを同期させるだめの周波数を作る信号発生器２２の入力に接続され ており、この発生器２２は電気モータ２に接続され、その出力は制御信号を成形 するユニット２０の出力として働（。

調速機１はまた、差動機構４の出力軸８の回転速度に応答して過渡状態にある電 気モータ２の回転速度を補正する回路２３を備えている。この回路２３は差動機 構４の出力軸８の回転速度を監視するためのピックアップ２５とトランスジュー サ２６を有するモニタ手段２４を備えており、このピックアップ２５の出力はト ランスジューサ２６に接続し、トランスジューサ２６は出力軸８の位置の変化を 監視し、その変化を出力軸８の回転速度に比例した信号に変換する。トランスジ ューサ２６の出力は電気信号トランスジューサ２７の入力に接続されており、こ のトランスジューサ２７の出力は補正回路２３の出力として働き、そして、この トランスジューサ２７は制御信号発生ユニット２０の補正入力２８に接続されて おり、加算器２１の第２の入力がこの入力２８として働く。

トランスジューサ２７は制御信号を成形するためのユニット２０の補正人力２８ に、その制御人力１９における信号と同期して信号を導くように設計されている 。

熱機関７の回転速度を制御するための好適な方法は、次のようにして実行される 。熱機関７０回転速度は予め設定される。

この目的のために、機関の良い状態での始動を保証するために必要な外気の温度 と大気圧の情報が、機関の潤滑油の圧力、機関の正しい停止を保証するための排 気ガスの温度等の情報と共に、信号の形で入力１８を通じてユニット１７に供給 され、機関の回転制御プログラムが作られる。このようにしてユニット１７によ ってプログラムが作られると、このプログラムは熱機関７に予め設定された動作 条件に従って実行される。

差動機構４の入力軸３は、ユニット１７の出力に現れる電気信号に比例した速度 で電気モータ２により回転する。電気モータ２の回転速度を制御するための信号 は、熱機関７に予め設定された回転速度に応じ、差動機構４の１つの入力軸、特 に入力軸３の回転速度に基づいて作られる。電気モータ２の回転速度を制御する ための信号は比較ユニット１５の中で作られ、このユニット１５の入力１４は差 動機構４の出力軸８の回転速度を監視するための手段１１からの信号を受け取り 、入力１６は電気モータ２の回転速度を制御するためのプログラムを作るための ユニット１７からの信号を受け取る。比較ユニット１５の出力における信号は定 常状態における電気モータ２の回転速度を制御するための信号として働き、信号 発生器２２を通った電気信号はパルスを同期させるための周波数として電気モー タ２に伝えられる。

入力軸５は熱機関７の軸６により入力軸３の回転方向と反対方向に回転させられ る。電気モータ２の回転速度を制御し、熱機関７に連続した負荷を与えるための プログラム形成ユニット１７０入力１８における変化しない信号によって、入力 軸３と５の回転が等しい状態では、差動機構４の出力軸８０回転とこの出力軸８ に接続する燃料計９は変動しない。

調整の過渡プロセスを特徴付ける熱機関７の負荷の変化またはプログラム形成ユ ニット１７の入力１８における信号の変化により、入力軸３．５の回転速度がそ れぞれ変化し、入力軸３．５の回転速度の違いによって出力軸８は燃料計９の動 きを伴って回転を開始することになり、その結果、燃料の供給を変更することに よって入力軸３．５の回転速度の間の不一致が補正される。これと同時に、入力 軸３の回転速度を制御する信号が発生し、これによって過渡状態における電気モ ータ２の回転速度を補正するための補正信号が、差動機構４の出力軸８の回転速 度に基づいて、特にこの回転速度に比例するように形成される。ピックアップ２ ４は出力軸８の回転速度に比例した電気信号を発生し、この電気信号はトランス ジューサ２７に導かれ、このトランスジューサ２７によって制御信号を作るため のユニット２００制御人力１９における信号に同期してユニット２０の補正人力 ２８に伝えられる。そして、加算器２１の中で電気モータ２の回転速度を制御す る信号と足し合わされ、信号発生器２２によってパルスを同期させる周波数に変 換、された制御信号は、電気モータ２に伝えられる。これにより信号発生器２２ の出力において得られる電気モータの回転速度の制御信号は、電気モータ２の回 転が入力軸３と入力軸５の間の回転速度差をＯとするように動作し、この結果、 熱機関７が定常運転状態に導かれる。

以上説明したように、熱機関７の負荷の増大によりその回転速度が減少し、入力 軸５の回転速度の減少によって入力軸３と入力軸５の回転速度の間の不一致が発 生する。そして電気モータ２の回転速度の減少を生じさせる補正信号が現れる。

熱機関７の負荷が減少すると、補正信号は電気モータ２の回転速度を増大させる ように動作する。

プログラム形成ユニット１７の入力１８における信号の増大によって電気モータ ２の回転が高くなり、その結果、入力軸３の回転速度が高くなって入力軸３，５ ０回転速度の間の不一致が起こり、電気モータ２の回転速度を低下させるための 補正信号が現れる。

プログラム形成ユニット１７の入力１８における信号を弱くすることにより、電 気モータ２の回転速度を増大させる補正信号が発生する。

熱機関７の回転速度を制御するための前述の方法では、差動機構４の出力軸８の 回転に基づいた、特に、この回転に比例した、補正信号が形成され、差動機構４ の入力軸３．５の回転速度の間の不一致に応じて電気モータ２の回転速度を制御 するための信号が作られ、この結果、過渡期間の持続時間が短（なると共に、熱 機関７の回転速度における調整量の大きさが減少することになる。

産業上の利用可能性 本発明は、主として農業機械、コンバイン刈り取り機、自動車、ディーゼル発電 やターボ発電を利用した電力プラント、据え置きの電力発電ユニット、産業用ト ラクタ、道路工事用の機　械や車両等に使用される内燃機関の回転速度を制御す るパワーエンジニアリング産業に使用されると同様に、タービンのような他の形 式の熱機関を用いた機械の回転速度を制御するパワーエンジニアリング産業の分 野においても使用される。

「−一一一−−−−−□　−一一一一一一−１国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．熱機関の回転速度を制御する方法であって、熱機関（７）の回転速度が予め 設定され、この速度に基づく制御信号が、電気モータ（２）と、燃料計（９）が 差動機構（４）の出力軸（８）に動的に連結された熱機関（７）とに、動的に連 結されている差動機構（４）の入力軸（３，５）の内の１つの回転速度に従って 、電気モータ（２）の回転速度を制御するために作られ、過渡状態における電気 モータ（２）の回転速度を補正するための補正信号が同時に作られる過程を備え ており、過渡運転状態における電気モータ（２）の回転速度を補正するための補 正信号が差動機構（４）の出力軸（８）の回転速度に基づいて作られることを特 徴とする熱機関の回転速度制御方法。 ２．請求の範囲第１項に記載の熱機関の回転速度制御方法であって、過渡運転状 態における電気モータ（２）の回転速度を補正するための補正信号が、差動機構 （４）の出力軸（８）の回転速度に比例するように作られることを特徴とする方 法。