JPS6011640A - ヒ−トポンプ駆動用ガス機関の調速制御装置 - Google Patents

ヒ−トポンプ駆動用ガス機関の調速制御装置

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JPS6011640A
JPS6011640A JP11966883A JP11966883A JPS6011640A JP S6011640 A JPS6011640 A JP S6011640A JP 11966883 A JP11966883 A JP 11966883A JP 11966883 A JP11966883 A JP 11966883A JP S6011640 A JPS6011640 A JP S6011640A
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speed
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deviation
step motor
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Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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    • F02D11/10Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2412One-parameter addressing technique

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】 本発明は、機関回転数の検出値と設定値との偏差傾対応
してスロットル弁操作用のステップモータを駆動し、ヒ
ートポンプ負荷に応じて機関回転数を制御するようにし
たと一トポンプ駆動用ガス機関の調速制御装置に関する
ものである。
この種の調速制御手段としては、一般のプロセス・コン
トロール奉システムト同様に、 −z ンヒ:z−タを
利用して行なうダイレクト・ディジタル・コントロール
(DDC)による演算結果に応じて、スロットル弁操作
用のステップモータを所定の駆動ステップ数だけ駆動す
ることが考えられる。しかしながら、このための演算は
かなシ複雑であシ、相当な長さのプログラムが必要で演
算時間も長くなるほか、負荷トルク一定のもとて非線形
となるスロットル弁開度一機関回転数の特性を補償しよ
うとすると、膨大な長さのプログラムとそれに見合うだ
けの長さの演算時間が必要となる。
この問題を解決するため釦、機関回転数の検出値上設定
値との偏差とこれに対応するステップモータの駆動ステ
ップ数との関係を数表の形Kまとめておき、この数表を
用いてスロットル弁開度を制御することが考えられ、特
にと−トボンブは負荷変動が比較的緩やかであるので、
上述のような複雑な演算を行なわないでも制御の目的は
一応達することが可能である。しかし、スロットル弁開
度(!:機関の出力、すなわち軸トルクとの関係は直線
的ではなく、後述のようにあるスロットル弁開度を境と
して変化和゛が大きく変るので、全範囲建わたって同一
の数表をそのまま用いだのでは、調速結果が遅れぎみに
なったりオーバーシュートキみになったりし、いずれの
場合もヒートポンプの運転上好ましく々い状況となるの
であり、このままでは安定した制御を行なえないという
問題点がある。
零発8Aはこの点例着目し、数表を用い、しかもスロッ
トル弁の開閉状態に関係々く常に安定した調速性船、を
発揮することのできる調速制御装置を提供することを目
的としてなされたものであシ、機関回転数の検出値と設
定値との偏差とこれに対応するステップモータの駆動ス
テップ数との関係を数表の形で記憶する記憶手段と、前
記数表と検出されたスロットル弁開度とに基づき、スロ
ットル弁開度に対する軸トルクの非直線性を補正した駆
動ステップ数を決定して制御出力を出す演鐘手段、とを
備えたことを特徴としている。
すなわち、本発明は複雑な計算を行なわず、記憶した数
表から数表値を選択するという極めて単純な手順によっ
て駆動ステップ数の基礎となる数表値をめるものであり
、演算手段における四則演算が不要となるためプログラ
ムが簡単になるほか、スロットル弁開度と機関回転数の
間に非線形な関係があっても、予めこれを補償した数表
を作成しておくことによって簡単に解決することができ
るのであり、また数表とスロットル弁fJt1度とに基
づいて実際の駆動ステップ数が決定され、スロットル弁
開度と軸トルクとの非直線性が補償されるため、スロッ
トル弁の開度状態、す々わち低速か高速か、低負荷か高
負荷かにかかわらず、常に安定した適正な制御を行なう
ことが可能となるのである。
以下、図示の一実施例により本発明を具体的1で説明す
る〇 第1図は概1念系統図であり、(1)はガス機関、(2
)はミキサー、(3)はスロットル弁、(4)はステッ
プモータ、(5)は回転数センサ、(6)はマイクロコ
ンピュータである。燃料ガス(7)と空気(8)はミキ
サー(2)で混合され、混合気(9)となって機関(1
)に供給されるが、その供給量はスロットル弁(3)に
よって調整され、スロットル弁(3)はステップモータ
(4)によって開度操作されるように構成されている。
マイクロコンピュータ(6)けCPU Ql、ROM 
(+2)、RAMH,I10インターフェース(+4)
、システムパスライン05)等を備えており、パルス検
出器からなる回転数センサ(5)によって検出された機
関(1)の回転数の検出値は、カクンタ0φでカウント
することにより、マイクロコンピュータ(6)に入力さ
れる0まだヒートポンプ負荷に応じてヒートポンプシス
テム07)からアナログ電圧値の形で出力される機関回
転数の設定値信号は、マルチプレクサA/Dコンバータ
08)でディジタル値に変換されてマイクロコンピュー
タ(6)に入力される。ROM (12+には、演算制
御用のプログラムや、機関回転数の検出値と設定値との
偏差とこれに対応するステップモータの駆動ステップ数
との関係を数表の形で記憶させてあり、CPU (ll
)では機関回転数の検出値と設定値との偏差に対応する
駆動ステップ数を読み出し、これに応じた制御出力をパ
ワートランジスタアレイ(19)を通じてステップモー
タ(4)K送シ、ステップモータ(4)はパワートラン
ジスタアレイ09)からの出力パルス数だけ駆動され、
ミキサー(2)の下流側にあるスロットル弁(3)が操
作されるのである。
第2図はマイクロコンピュータ(6)における基本的な
調速制御アルゴリズムを示す。すなわち、一定のサンプ
リング周期で機関回転数の検出値Nmnと設定値Nrn
が入力され、その偏差enから駆動ステップ?k Sn
を数表によシ、またステップモータ(4)の回転方向を
偏差enの符号によりそれぞれ決定する。もし偏差en
が調速精度から決定される不感帯に含まれる場合にはス
テップモータ(4)をホールドし、その他の場合には所
定の方向に駆動ステップ数Snだけステップモータ(4
)を駆動し、機関回転数を設定値Nrnにイω正するの
である。
ROM (+21に記憶されている数表は、例えば付表
1及び付表2に示すようになっている。付表1idi分
演算の代用の数表であって、偏差enに対するステップ
数Sinを表わし、付表2け比例演算の代用の数表であ
って、今回の回転数偏差と前回の回転数偏差との差に対
するステップ数Spnを表わしており、これらの和(S
in + Spn )が町ビ1ステップ故Snとなるの
である。
(伺表 1) (付表 2) 第3図は、スロットル弁開度、すなわちステップモータ
のステップ値に対する機関の軸トルク特性の一例を示し
たものであり、両者の関係は線形(!:けならず、図の
例でけ100ステツプあたりを境として傾きが変ってい
る。すなわち、スロットル弁開度が100ステップ未満
の場合とこれ以上の場合とでは、軸トルクの変化量に大
きな差があるのである。従って、前記の数表を試験的に
決定する際、100ステップ未満の場合と100ステッ
プ以上の場合とではその最適値が異なるため、100ス
テップ未満で最適となる数表を採用すると、100ステ
ップ以上の範囲での調速性能は遅れぎみとなり、また1
00ステップ以上で最適となる数表を採用すると、10
0ステップ未満では調速性能がオーバーシュートぎみと
なってしまうのである。
そこで、本実施例では二つの数表を用意し、スロットル
弁開度に応じていずれかの数表を選択することによって
上記の問題点に対処している。すなわち、第4図のフロ
ーチャートに示すように、スロットル弁開度θmを検出
してこの検出値もをしきい値θ1と比較し、θ□≧θ、
の場合には一方の数表r(en)を用い、0m〈θrの
場合は他方の数表g(en)を用いて、ステップモータ
(4)に印加する駆動ステップ数Snを選択するのであ
わ、こうしてスロットル弁開度に応じて決定された駆動
ステップ数だけステップモータ(4)を駆動し、機関回
転数を設定値NrmK修正するのである。スロットル弁
開度θmは既建出力された駆動ステップ数をコンピュー
タ(6)内で累積しておくことによって認識できる。ス
ロットル弁開度と軸トルクとの具体的な関係が第3図の
ような場合には、θ、 = 100であり、f(eゎ)
5g(en)となるような二種ガ」の数表を予め試験に
よって作成し、ROM (+2)に記憶させておくので
ある。
なお、スロットル弁開度と軸トルクの関係が第3図の特
性と異々り複数個のしきい値で区切られるような特性を
持つ機関の場合には、しきい値の個数に応じて(しきい
値の個数+1)個の数表を用意し、いずれかの数表を選
択して駆動ステップ数を決定すればよいわけである。
上記の実施例において、もしf(en) = g(en
) +△Snなる間係式が任意のenについて成り立つ
ならば、2個の数表を用意する必要はなく、数表g(e
n)のみを用意しておき、数表f(en)を必要とする
スロットル弁開度の場合には、数表g(en)から算出
した数表値Snに補正値△Snを加えて数表値を補正し
、これを駆動ステップ数としてステップモータ(4)を
駆動するようにしてもよい。@5図は、このように数表
値をスロットル弁開度によって補正するようにした場合
のフローチャートを示す0 なお、補正値ΔSnは1個でなく複数個用意しておき、
スロットル弁開度に応じていずれかの補正値 7(用い・駆動ステ7プ数をきめ細かく決定するように
することもできる。
以上の実施例は、ガス機関が起動した後の祠速制御例関
するものであり、起動操作が行なわれる際にはスロット
ル弁開度は一定値に保持されている。この値は起動が円
滑に行なわれるような値であることが必要で、この値は
実験的に決定されるが、一定値拠固定すると、外部条件
や機関状態によっては起動が適正に行なわれないことが
ある。
すなわち、外気温度が高い時や機関暖患時には、燃料過
多となって急激な起動立上りとなり、機関の耐久性など
に好ましくない影響があシ、また寒冷時や機関?fr態
時には、燃料不足となって起動が困雄となり、起動時間
、起動回数が増加してセルモータやバッテリーの寿命を
縮め、最悪の場合には起動不能の事態となる可能性もあ
る。
第6図はこのような問題点を解決するために、前述の実
施例で説明した調速制御機能を起動時にも活用し、円滑
な起動を行なうようKした実施例であり、冷却水温検出
器(21)を設け、検出された機関冷却水温をA/Dコ
ンバーク(18)を通してマイクロフンピユータ(6)
に入力し、この冷却水温に応じて起動時のスロットル弁
開度を最適値に制御するようにしたものである。
すなわち、冷却水i11.)Tcに対して起動時スロッ
トル弁開度θ8を例えば付表3のような数表の形でRO
M (12)に記憶させてあり、起動時の制御は第7(
付表 3) 図に示すフローチャートによって行なわれる。図中、リ
セット後にステップモータをイニシャライズしているが
、これはステップモータをオープンループで使用する場
合に必要となるもので、具体的には、ステップモータ(
4)に全ストローク分忙相当するパルス数を印加するこ
とによって行なわれる。このステップモータ(4)のイ
ニシャライズが完了すると、起動信号の有無をチェック
し、起動信号がある場合には、冷却水温T。を検出し、
検出された水温に対応した起動時スロットル弁開度θ8
を数表から選択した後に、ステップモータ(4)を選択
された弁開度θSだけ操作することにより、最適なスロ
ットル弁開度に設定された状態で起動操作に移るのであ
る。
以上の実施例からも明らかなようK、本発明は数表を用
い、しかもスロットル弁の開閉状態に応低速や高速、低
負荷や高負荷などスロットル弁の開閉状態にかかわらず
、常に安定した副速性能を発揮することができ、比較的
9荷変動の緩やかなヒートポンプ【動用ガス機関用に適
し、変速機能と調速制御機能を兼ね備えた構造簡単、低
コスト、高信頼性のいわゆる電子ガバナを得ることがで
きるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概念系統図、第2図は基本
的な制御のフローチャート、第3図はスロットル弁開度
と軸トルクの特住図の一例、第4図は第1の実施例の制
御70−チャート、第5図は第2の実施例の制御フロー
チャート、第6図は他の実施例の概念系統図、第7図は
同上の制御70−チャートである。 fl)・・・ガス4i[13)・・・スロットル弁、 
f+)・・・ステップモータ、(5)・・・回転数セン
ナ、 +61・・・マイクロコンピュータ、(11)・
・・CPU 、 (+2+・・・ROM、07)・・・
ヒートポンプシステム。 特許出願人 ヤン!−ディーゼル株式会社代理人 弁理
士 篠 1)實 第1図 第2図 第6図 第7図 265−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)機関回転数の検出値上設定値との偏差に対jlて
    スロットル弁操作用のステップモータを駆動し、ヒート
    ポンプ負荷に応じて機関回転数を制御するよう処したヒ
    ートポンプ駆動用ガス機関の調速制御装置において、 機関回転数の検出値と設定値との偏差とこれに対応する
    ステップモータの駆動ステップ数との関係を数表の形で
    記憶する記憶手段と、 前記数表と検出されたスロットル弁開度とに基づき、ス
    ロットル弁開度に対する軸トルク特性の非直線性を補正
    した駆動ステップ数を決定して制御出力を出す演算手段
    、 とを備えたことを特徴とするヒートポンプ駆動用ガス機
    関の調速制御装置。
JP11966883A 1983-06-29 1983-06-29 ヒ−トポンプ駆動用ガス機関の調速制御装置 Granted JPS6011640A (ja)

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JPH0318013B2 JPH0318013B2 (ja) 1991-03-11

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