JPH0670395B2 - デイ−ゼルエンジン用電子ガバナ - Google Patents
デイ−ゼルエンジン用電子ガバナInfo
- Publication number
- JPH0670395B2 JPH0670395B2 JP59132057A JP13205784A JPH0670395B2 JP H0670395 B2 JPH0670395 B2 JP H0670395B2 JP 59132057 A JP59132057 A JP 59132057A JP 13205784 A JP13205784 A JP 13205784A JP H0670395 B2 JPH0670395 B2 JP H0670395B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- governor
- servo motor
- speed
- engine
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- F02D31/007—Electric control of rotation speed controlling fuel supply
- F02D31/009—Electric control of rotation speed controlling fuel supply for maximum speed control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼルエンジン用電子ガバナに関する。
従来のガバナは「機械式ガバナ」と呼ばれ，エンジンの
回転数指令入力を空気圧で受け，この機械式ガバナの内
部で，スプリング，カム，フライウエイト等の力バラン
スにより指令出力を決定し，油圧アクチュエータにより
出力軸を駆動させるものであり，第１図に機械式ガバナ
の動作原理図を示す。図において，スピードセッティン
グエア（空気圧が指令回転数に対応）ｂの圧力によりベ
ローズＣが変位し，スピンドルＡを上下させる。この時
の力をｆ１とする。一方エンジンの回転数は，エンジン
回転数検出軸Ｄの回転となり，フライウエイトＢを回転
させる。このフライウエイトＢの回転による遠心力でフ
ライウエイト中心爪部を上下させる。このフライウエイ
トＢの上方向の力をｆ２とする。このｆ１とｆ２の力バ
ランス点で指令回転数とエンジン回転数が一致している
ことになる。この時，このバランスする位置に見合った
油量がオイルハウスＧに流れ込み，スプリングＥを上下
させる。このスプリングＥの変位量がガバナ出力軸Ｆの
変位量とり，エンジンに投入する燃料を増減する要素と
なっている。
回転数指令入力を空気圧で受け，この機械式ガバナの内
部で，スプリング，カム，フライウエイト等の力バラン
スにより指令出力を決定し，油圧アクチュエータにより
出力軸を駆動させるものであり，第１図に機械式ガバナ
の動作原理図を示す。図において，スピードセッティン
グエア（空気圧が指令回転数に対応）ｂの圧力によりベ
ローズＣが変位し，スピンドルＡを上下させる。この時
の力をｆ１とする。一方エンジンの回転数は，エンジン
回転数検出軸Ｄの回転となり，フライウエイトＢを回転
させる。このフライウエイトＢの回転による遠心力でフ
ライウエイト中心爪部を上下させる。このフライウエイ
トＢの上方向の力をｆ２とする。このｆ１とｆ２の力バ
ランス点で指令回転数とエンジン回転数が一致している
ことになる。この時，このバランスする位置に見合った
油量がオイルハウスＧに流れ込み，スプリングＥを上下
させる。このスプリングＥの変位量がガバナ出力軸Ｆの
変位量とり，エンジンに投入する燃料を増減する要素と
なっている。
この様に従来の機械式ガバナはエア洩れ，油洩れはもち
ろんのこと，スプリング，リンク，ベローズ等すべてメ
カニカル部品で構成されているため，部品の摩耗，損傷
等が多く，保守作業が困難であった。さらにフライウエ
イトとスピンドルとの力バランスによってガバナ出力軸
が作動する原理であるため，エンジンの回転数が低回転
である時にはフライウエイトＢが充分作動せず，低速域
での安定性に欠ける潜在的な欠点をもっている。
ろんのこと，スプリング，リンク，ベローズ等すべてメ
カニカル部品で構成されているため，部品の摩耗，損傷
等が多く，保守作業が困難であった。さらにフライウエ
イトとスピンドルとの力バランスによってガバナ出力軸
が作動する原理であるため，エンジンの回転数が低回転
である時にはフライウエイトＢが充分作動せず，低速域
での安定性に欠ける潜在的な欠点をもっている。
本発明の目的は潜在的な不具合がある機械式ガバナに対
して，ディーゼルエンジン廻りのメカトロ化の推進気運
が高まり高性能で低価格でかつ空圧，油圧を使用しない
全電気式のガバナを提供することであり，その特徴とす
るところは、負荷系に連結されたサーボモータと、エン
ジンスピード指令信号及びエンジン回転数検出信号が入
力され前記サーボモータの回転位置を演算し、この演算
出力とエンジン運転中の前記サーボモータの回転位置を
示す信号との偏差値により上記サーボモータの回転数指
令信号を算出してサーボアンプに出力するガバナ制御装
置と、該ガバナ制御装置から入力される上記回転数指令
信号と上記サーボモータの速度信号とが入力され双方の
偏差値を演算して上記サーボモータに出力するサーボア
ンプと該ガバナ制御装置と前記サーボアンプとの間の信
号を遮断し、オフライン速度制御信号をサーボアンプに
伝達せしめる切換えスイッチとを備えたことである。
して，ディーゼルエンジン廻りのメカトロ化の推進気運
が高まり高性能で低価格でかつ空圧，油圧を使用しない
全電気式のガバナを提供することであり，その特徴とす
るところは、負荷系に連結されたサーボモータと、エン
ジンスピード指令信号及びエンジン回転数検出信号が入
力され前記サーボモータの回転位置を演算し、この演算
出力とエンジン運転中の前記サーボモータの回転位置を
示す信号との偏差値により上記サーボモータの回転数指
令信号を算出してサーボアンプに出力するガバナ制御装
置と、該ガバナ制御装置から入力される上記回転数指令
信号と上記サーボモータの速度信号とが入力され双方の
偏差値を演算して上記サーボモータに出力するサーボア
ンプと該ガバナ制御装置と前記サーボアンプとの間の信
号を遮断し、オフライン速度制御信号をサーボアンプに
伝達せしめる切換えスイッチとを備えたことである。
即ち，本発明は油圧アクチュエータを使用せず，サーボ
モータと減速機組合せ，充分なガバナ軸の出力トルクを
確保すると共に，演算制御部にマイクロコンピュータを
導入し，エンジン回転数制御に必要なPID演算，及び各
種の安全機能をSoft wareで実現する点，及びエンジン
特性に合せて任意な制御を可能としたことである。
モータと減速機組合せ，充分なガバナ軸の出力トルクを
確保すると共に，演算制御部にマイクロコンピュータを
導入し，エンジン回転数制御に必要なPID演算，及び各
種の安全機能をSoft wareで実現する点，及びエンジン
特性に合せて任意な制御を可能としたことである。
本発明は，舶用ディーゼルエンジン用ガバナ，陸上用デ
ィーゼル非常用発電機用ガバナ，車両用ディーゼルエン
ジン用ガバナ（特に大容量），タービン（水蒸気等）用
ガバナ等に適用できる。
ィーゼル非常用発電機用ガバナ，車両用ディーゼルエン
ジン用ガバナ（特に大容量），タービン（水蒸気等）用
ガバナ等に適用できる。
以下図面を参照して本発明による実施例につき説明す
る。
る。
第２図は本発明による１実施例の装置を示す説明図であ
る。
る。
図において,1はガバナ制御装置（マイコン）,2はサーボ
アンプ,3はサーボモータ,4はレゾルバ,5は減速機,6は負
荷系，イはエンジンスピード指令信号，ロはサーボモー
タ回転数指令信号，ハはレゾルバ出力信号（サーボモー
タスピード及びサーボモータ回転位置検出信号），ニは
エンジン回転数信号，ホは掃気圧信号である。
アンプ,3はサーボモータ,4はレゾルバ,5は減速機,6は負
荷系，イはエンジンスピード指令信号，ロはサーボモー
タ回転数指令信号，ハはレゾルバ出力信号（サーボモー
タスピード及びサーボモータ回転位置検出信号），ニは
エンジン回転数信号，ホは掃気圧信号である。
第２図において概略の動作を説明すると，エンジンスピ
ード指令信号イはエンジンコントロールルームまたはエ
ンジンリモコンシステムから送出される。この信号は電
圧信号で，例えば ０→10V/O→150rpmに対応するように，予め決定してお
けば良い。このエンジンスピード指令信号イはガバナ制
御装置１に入力され，ガバナ制御に必要な演算処理（詳
細は後述する）され，サーボアンプ２に対してサーボモ
ータの速度指令信号として送出される（信号ロ）。この
信号ロに基ずき，サーボモータ３は回転し，減速機５を
介して負荷６にトルクを伝達する。
ード指令信号イはエンジンコントロールルームまたはエ
ンジンリモコンシステムから送出される。この信号は電
圧信号で，例えば ０→10V/O→150rpmに対応するように，予め決定してお
けば良い。このエンジンスピード指令信号イはガバナ制
御装置１に入力され，ガバナ制御に必要な演算処理（詳
細は後述する）され，サーボアンプ２に対してサーボモ
ータの速度指令信号として送出される（信号ロ）。この
信号ロに基ずき，サーボモータ３は回転し，減速機５を
介して負荷６にトルクを伝達する。
サーボモータスピード及びサーボモータ回転位置を検出
する検出器，即ちレゾルバ,4はサーボアンプ２に対して
スピードのフィードバック，ガバナ制御装置１に対して
は位置のフィードバック信号を送出する。エンジン回転
数信号ニはエンジンの回転数フィードバック信号で，エ
ンジンスピード指令信号イと比較演算するものである。
（詳細後述）。
する検出器，即ちレゾルバ,4はサーボアンプ２に対して
スピードのフィードバック，ガバナ制御装置１に対して
は位置のフィードバック信号を送出する。エンジン回転
数信号ニはエンジンの回転数フィードバック信号で，エ
ンジンスピード指令信号イと比較演算するものである。
（詳細後述）。
ガバナ制御装置１の詳細を第３図に基ずいて説明する
と，信号ニはエンジンのクランク軸付の歯車の回転を近
接スイッチないし他の手段で検出する。仮に近接スイッ
チ14とした場合，歯車の検出パルスをF/V変換（Frequen
cy-voltage変換）し，アナログ電圧とする。この電圧信
号も０→10V/O→150rpmに対応するようにスケーリング
すれば良い。信号イと信号ニの偏差（差分）値はA/D変
換（アナログ−ディジタル変換）され，ガバナ出力軸変
位を決定するためのPID演算等をコントローラ11で行う
（P:比例調速要素,I:積分調速要素,D:微分調速要素）。
この演算出力を とすると，運転中のサーボモータの回転位置（ガバナ出
力軸変位）を示す信号ハはポジションデテクション回路
12を通して得られる実際の変位θとの偏差（差分）値に
より，サーボモータの回転方向とサーボモータの回転速
度が決定される。この回転速度を決定する手法は，第６
図において， として，Δθθ２の時υ＝υmax，θ１＜Δθ＜θ２
の時 またΔθθ１の時υ＝０となるように決定する。これ
は位置偏差Δθの値の大きい時，υmaxまでΔθが小さ
くなるにつれて，υ値を減少させ，目標位置の近傍で速
度指令を０とし，目標位置にてオーバシュートすること
なく確実に停止させるためである。
と，信号ニはエンジンのクランク軸付の歯車の回転を近
接スイッチないし他の手段で検出する。仮に近接スイッ
チ14とした場合，歯車の検出パルスをF/V変換（Frequen
cy-voltage変換）し，アナログ電圧とする。この電圧信
号も０→10V/O→150rpmに対応するようにスケーリング
すれば良い。信号イと信号ニの偏差（差分）値はA/D変
換（アナログ−ディジタル変換）され，ガバナ出力軸変
位を決定するためのPID演算等をコントローラ11で行う
（P:比例調速要素,I:積分調速要素,D:微分調速要素）。
この演算出力を とすると，運転中のサーボモータの回転位置（ガバナ出
力軸変位）を示す信号ハはポジションデテクション回路
12を通して得られる実際の変位θとの偏差（差分）値に
より，サーボモータの回転方向とサーボモータの回転速
度が決定される。この回転速度を決定する手法は，第６
図において， として，Δθθ２の時υ＝υmax，θ１＜Δθ＜θ２
の時 またΔθθ１の時υ＝０となるように決定する。これ
は位置偏差Δθの値の大きい時，υmaxまでΔθが小さ
くなるにつれて，υ値を減少させ，目標位置の近傍で速
度指令を０とし，目標位置にてオーバシュートすること
なく確実に停止させるためである。
この速度信号（信号ロ）と，信号ハをスピードデテクシ
ョン回路13を通して得られる実際の電動機速度との偏差
（差分）値がサーボアンプ２の入力となり，サーボモー
タ３の速度は制御される。
ョン回路13を通して得られる実際の電動機速度との偏差
（差分）値がサーボアンプ２の入力となり，サーボモー
タ３の速度は制御される。
また，掃気圧入力とそのリミット値によりエンジン回転
数に応じたガバナ出力を規制することもできる。
数に応じたガバナ出力を規制することもできる。
さらに,MAX SPEED LIMIT SET,PID パラメータ SET,MAX
POSITION LIMIT SET,SCAV AIR LIMIT SET（掃気）等の
設定スイッチ入力により安全かつフレキシビリティのあ
る制御システムを構成することができる。
POSITION LIMIT SET,SCAV AIR LIMIT SET（掃気）等の
設定スイッチ入力により安全かつフレキシビリティのあ
る制御システムを構成することができる。
また，バックアップを考慮して，(i)第３図において，
信号イが喪失した場合，スイッチ７をマニュアルにする
ことによりMANUAL ENGINE SPEED ORDER8が有効となり，
(ii)さらにガバナ制御装置の機能喪失した場合でもサー
ボアンプ２が正常に作業する限り，スイッチ９をoff li
neにすれば,off line speed set10のoff line speed se
t信号を有効にしガバナ出力軸を駆動することができる
システムである。
信号イが喪失した場合，スイッチ７をマニュアルにする
ことによりMANUAL ENGINE SPEED ORDER8が有効となり，
(ii)さらにガバナ制御装置の機能喪失した場合でもサー
ボアンプ２が正常に作業する限り，スイッチ９をoff li
neにすれば,off line speed set10のoff line speed se
t信号を有効にしガバナ出力軸を駆動することができる
システムである。
上述の場合，即ち電子ガバナを採用することによる効果
は次の通りである。
は次の通りである。
(1)大巾なコスト低減が計れる。理由は，機械式ガバナ
の付帯設備である空気圧回路用電磁弁，エア弁等が不要
となる。
の付帯設備である空気圧回路用電磁弁，エア弁等が不要
となる。
(2)従来の機械式ガバナを調整する場合，セットスクリ
ューのしめ具合，ニードルバルブの開度調整等により，
調整作業員の特殊な技能にゆだねられ再現性も不確実で
あったものが，ガバナ制御装置のディジタルスイッチ，
ディジタル目盛付ポテンショメータにより容易でかつ特
殊な技能を必要とせず再現性も確実である。
ューのしめ具合，ニードルバルブの開度調整等により，
調整作業員の特殊な技能にゆだねられ再現性も不確実で
あったものが，ガバナ制御装置のディジタルスイッチ，
ディジタル目盛付ポテンショメータにより容易でかつ特
殊な技能を必要とせず再現性も確実である。
(3)従来の機械式ガバナないし電気ガバナはその操作部
アクチュエータは依然油圧駆動であり，油圧ユニット，
油圧ポンプ等が必要であったが，これらの機器をすべて
廃止し，簡素化できている。
アクチュエータは依然油圧駆動であり，油圧ユニット，
油圧ポンプ等が必要であったが，これらの機器をすべて
廃止し，簡素化できている。
(4)エンジン特性も含めたガバナ制御特性（性能）をプ
ログラムで任意に変更（各種設定データの変更）でき，
低速運転領域での安定性が確保できる。第４図に動的シ
ミュレーション結果を示す。
ログラムで任意に変更（各種設定データの変更）でき，
低速運転領域での安定性が確保できる。第４図に動的シ
ミュレーション結果を示す。
(5)また(4)と同様に第５ずに周期10Sの負荷変動（レー
シング状態）における電子ガバナの動的シミュレーショ
ン結果を示す。このシミュレーション結果，エンジン回
転数は安定していることが分る。
シング状態）における電子ガバナの動的シミュレーショ
ン結果を示す。このシミュレーション結果，エンジン回
転数は安定していることが分る。
第１図は従来の機械式ガバナの作動状態を示す説明図，
第２図は本発明による１実施例の装置を示す説明図，第
３図は第２図のガバナ制御装置を示す説明図，第４図は
最低回転数維持時の姓能を示す線図，第５図は周期的な
負荷変動時の性能を示す線図，第６図はサーボモータの
位置偏差と回転速度との関係を示す線図である。 １……ガバナ制御装置,2……サーボアンプ,3……サーボ
モータ,5……減速機,6……負荷系。
第２図は本発明による１実施例の装置を示す説明図，第
３図は第２図のガバナ制御装置を示す説明図，第４図は
最低回転数維持時の姓能を示す線図，第５図は周期的な
負荷変動時の性能を示す線図，第６図はサーボモータの
位置偏差と回転速度との関係を示す線図である。 １……ガバナ制御装置,2……サーボアンプ,3……サーボ
モータ,5……減速機,6……負荷系。
Claims (1)
- 【請求項１】負荷系に連結されたサーボモータと、エン
ジンスピード指令信号及びエンジン回転数検出信号が入
力され前記サーボモータの回転位置を演算し、この演算
出力とエンジン運転中の前記サーボモータの回転位置を
示す信号との偏差値により上記サーボモータの回転数指
令信号を算出してサーボアンプに出力するガバナ制御装
置と、該ガバナ制御装置から入力される上記回転数指令
信号と上記サーボモータの速度信号とが入力され双方の
偏差値を演算して上記サーボモータに出力するサーボア
ンプと、該ガバナ制御装置と前記サーボアンプとの間の
信号を遮断し、オフライン速度制御信号をサーボアンプ
に伝達せしめる切換えスイッチとを備えたことを特徴と
するディーゼルエンジン用電子ガバナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132057A JPH0670395B2 (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | デイ−ゼルエンジン用電子ガバナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132057A JPH0670395B2 (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | デイ−ゼルエンジン用電子ガバナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6114449A JPS6114449A (ja) | 1986-01-22 |
| JPH0670395B2 true JPH0670395B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=15072506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132057A Expired - Lifetime JPH0670395B2 (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | デイ−ゼルエンジン用電子ガバナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0670395B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1071012C (zh) * | 1995-03-07 | 2001-09-12 | 松下冷机株式会社 | 真空热绝缘材料和使用这种材料的热绝缘箱 |
| JP2002010578A (ja) * | 2000-06-22 | 2002-01-11 | Nabco Ltd | アクチュエータ |
| CN110912525A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-03-24 | 武汉武水电气技术有限责任公司 | 一种高油压微机调速器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5034682A (ja) * | 1973-08-01 | 1975-04-03 | ||
| JPS5936097B2 (ja) * | 1976-07-26 | 1984-09-01 | 株式会社ボッシュオートモーティブ システム | 燃料噴射ポンプ用電気式調速機 |
| JPS5549536A (en) * | 1978-09-26 | 1980-04-10 | Japanese National Railways<Jnr> | Electric governor actuator |
| JPS56121827A (en) * | 1980-02-29 | 1981-09-24 | Komatsu Ltd | Improving method of governor characteristic for diesel engine |
| JPS5797130U (ja) * | 1980-12-06 | 1982-06-15 | ||
| JPS58133440A (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-09 | Nissan Motor Co Ltd | 電子制御式燃料噴射ポンプ |
-
1984
- 1984-06-28 JP JP59132057A patent/JPH0670395B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6114449A (ja) | 1986-01-22 |
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