JPS60175743A - ガスエンジン制御装置 - Google Patents

ガスエンジン制御装置

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JPS60175743A
JPS60175743A JP59033441A JP3344184A JPS60175743A JP S60175743 A JPS60175743 A JP S60175743A JP 59033441 A JP59033441 A JP 59033441A JP 3344184 A JP3344184 A JP 3344184A JP S60175743 A JPS60175743 A JP S60175743A
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gas engine
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engine
rpm
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勇 奥田
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/023Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001Electric control of rotation speed
    • F02D31/007Electric control of rotation speed controlling fuel supply
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は発電、農耕、空調等に用いられるガスエンジン
の制御装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来より、ガスエンジンの回転数制御手段として、ガス
エンジンの回転数を検出する回転数センサの信号をフィ
ードバック信号とし、電気的にガス量を制御できるガス
量調整手段(例えば電子式比例制御弁など)を用いてP
ID制御(比例・積分・微分制御)あるいはpr制御(
比例・積分制御)を行なっていた。このPID制御ある
いはPI制御により、ガスエンジンの回転数を出来る限
り安定に制御するため、定数の設定を厳密に行なってい
たが、ガスエンジンの回転数や負荷状態、更に回転数変
更時に常に応答性が良く、安定に制御するには限界があ
った。
即ち特に負荷変動に対して、回転数を設定値に安定に保
持するような定数が得られても、しばしば設定値の変更
に対する応答特性が悪くなり大きなオーバシュートが発
生する場合があり、また逆に設定値に対する応答性を向
上しようとすると一定の回転数に維持すべき動作が振動
ないしは発振状態となったりした。そこで従来は、少な
くとも一定の設定回転数に対する安定性を満足させるよ
うにPID制御またはPI制御の定数を選定し、設定回
転数の変化に対しては、その変化速度を時定数回路など
を用いてゆるやかにすることによりオーバシュートを防
止しようとしていた。
しかし従来のこの時定数回路によるものは、設定回転数
の変更前後の変化幅の大小により、変化速度が異なるた
め、なお若干オーバシュートが発生したり、あるいは設
定回転数に至るまでの時間が、通常極端に速い必要性は
ないものの極めて長い時間を要することになり、使用上
不都合が生じた。
発明の目的 そこで本発明は従来のこのような問題に対し、特にガス
エンジンの設定回転数の設定並びに変更手段を改善し、
更にその構成面での合理化を図って、ガスエンジンの安
定かつ高精度な運転制御を行なうことを目的とする。
発明の構成 本発明は、回転数センサの信号をフィードバック信号と
し、ガス量を調節してガスエンジンを設定回転数に制御
する回転数制御回路と、マイクロコンピュータを主体と
した主制御回路を設け、主制御回路は、マイクロコンピ
ュータにより運転状況に応じてガスエンジンの設定回転
数を演算し、そのディジタル値に応じて選択的に複数の
出力端子から、同一の値を出力するか、もしくは所定の
時間比で2つの異なる値を交互に発し、この複数の出力
端子に抵抗回路網を接続し、更に積分回路を介してアナ
ログの設定回転数信号を発生するように構成されている
。この構成によりマイクロコンピュータの設定回転数に
対する出力端子数の節減を図りながら、きめ細かな設定
回転数信号を発生することができ、応答性を極端に低下
させることなく、スムーズにガスエンジンの回転数の設
定変更が行なえるものである。
実施例の説明 本発明に基づくガスエンジン制御装置の一実施例を添付
図面により詳細に説明する。
第1図は本発明のガスエンジン制御装置の一実施例の構
成図である。
図において、1はガスエンジンであり、2は燃料ガス(
混合ガス)の流入通路、3は電気的にガス量を調整する
ガス量調整装置、4ir、回転軸である。5は回転軸の
回転に対応してパルス出力を発する回転数センサであり
、一定時間内(例えば1秒間)のパルス数はガスエンジ
ン1の回転数に比例する。6は回転数制御回路であり、
7は回転数センサ6のパルス信号をそれに比例した直流
電圧Vnに変換するF/Vコンバータ、8は回転数設定
電圧vdと直流電圧Vnを入力しその差によりPID制
御動作を行ないガス量調整装置3に出力を発するPID
コントローラである。9は主制御回路であり、この主制
御回路9はマイクロコンピュータ1o、抵抗回路網11
、積分回路12を具備する。マイクロコンピュータ1o
は運転状況を判断するだめの各種の信号を入力する入力
ポートPin、ガスエンジン1へのガス供給を発停する
電磁弁や始動電動機(共に図示せず)への出力信号を発
する出カポ−)Pout及び回転数を設定するだめのオ
ープンドレインの出力端子PO,P1゜P2 、P3を
有する。出力端子P3は特に設定回転数のオン・オフ用
であり、出力端子Pφ〜P2によりガスエンジン1の運
転範囲の回転数を設定するために用いられる。抵抗回路
網11は出力PO〜P2にそれぞれ接続された3つの抵
抗R92R,4Rより成り、いわゆる重み付はラダーが
用いられている。積分回路12はオペアンプ13抵抗1
4,15、コンデンサ16′f:具備し、抵抗回路網1
1と接続され、Vrefを参照電圧として比例積分動作
を行ない、回転数設定電圧Vdを出力する。
次に動作を説明する。
ガスエンジン1は始動後、ガスの流入通路2におかれた
ガス量調整装置3によりガス量が調整され、そのガス量
と回転軸の負荷により回転数Nが決まり、この回転数N
を回転数センサ6が検知する。回転数制御回路6は設定
回転数Ndに対応した回転数設定電圧Vdと、F/Vコ
ンバータ7より得られた直流電圧Vnとの差によりガス
量調整装置3への出力を制御し、ガスエンジン10回転
数Nが設定回転数Ndに常に等しくなるように働く。P
IDコントローラ8は設定回転数NdO値や負荷変動に
対しては、PID制御の各定数が適切に選ばれ、設定回
転数N(iが一定の時、ガスエンジン10回転数Nの制
御特性は良好である。
この回転数制御回路6は設定回転数N(1に対して、第
2図に示すように回転数設定電圧Vaが与えられる。今
ガスエンジン1の運転範囲は1200〜2600rl)
mで、Vd = 1.2〜2.67であり、回転数の変
更過程を除いてこの範囲で20Orpm間隔で回転数が
設定される。また設定回転数NTi:=:Qrpm、即
ち停止すべき時はVd=Ovである。
次に主制御回路9において、マイクロコンピュータ1o
は入カポ−) Pinの信号に基づき設定回転数Ncl
を演算し、出力端子P○、P1.P2より3ビツトのデ
ィジタル出力信号りを発する。
このディジタル出力信号りは2進数であり、1゜進数で
表現するとN d=1200 rpInのとき、n=。
Nd=2600rpmのときn=7となり、最小ビット
当り20 Orpmであり8通りの回転数を設定しうる
。通常ガスエンジン1の設定回転数Ndはディジタル出
力信号D−o〜7のいずれかが連続して与えられる。こ
のディジタル出力信号1)=Qの働きで、回転数設定電
圧VdはVd=1.2〜2.67で、0.2V間隔で与
えられる。
第3図に主制御回路9の動作説明図を示す。
今ガスエンジン1の回転数NをHに1800rl)mよ
り200Or四に変更する場合について説明する。
図において時刻j=t、まで設定回転数Nd=1800
rpmであり、ディジタル出力信号D==3であり、出
力端子PO〜P2は図の通りである。
この時、回転数設定電圧VdはVd=1.8vである時
刻j=j、において設定回転数Ndを最終設定値のNd
”200Orpmとすると、ガスエンジン1の動作がオ
ーバシュートする可能性があるため、一旦Nd=18o
orpmよりNd=190Orpmとし一定時間(例え
ば3秒間)経過後、時刻1=12でNNd200Orp
mとする。ここでNNd−1900rpのとき、ディジ
タル出力信号りは、iG4.180゜rpmに対応した
n=3と、NNd200Orpmに対応したn=4を周
期T(例えば10 m5ec )で0 12のコンデンサ16がない場合、回転数設定電圧vd
は図の破線のごとくなるが、コンデンサ16の働きでV
dは破線を平均化した特性、即ち実線のごとくなり、時
刻t= t、より短時間経過した後、回転数設定電圧V
dはほぼ一定で、Vd=1.9vとなって設定回転数N
d’−1900rl)mに対応した値となる。時刻1=
12後はディジタル出力信号りはn=4一定となりvd
=2.ov一定となる。
以上の説明の通り、ガスエンジン1の回転数にの設定を
変更する場合、ディジタル出力信号りは最終の設定回転
数Ndに至る過程において、2つの異なる値を交互に出
力する動作によシ、連続して一定のディジタル出力信号
りでは得られない100rpH1ステップの回転数設定
電圧Vdが得られ、回転数の設定の変更時、徐々に設定
回転数Ndを変更して、最終の設定回転数N+1とする
ことができる。これによりガスエンジン1はオーバシュ
ートがなく、滑らかに回転数Nを増加(または減少)さ
せることができる。
第4図はこのような動作によって得られる設定回転数N
dと回転数設定電圧Vdの関係を示している。図中、白
丸はディジタル出力信号りが一定の値のときに取りうる
回転数設定電圧Vaであり高精度で与えられ黒丸はディ
ジタル出力信号りを互いに近傍の値で交互に(1:1の
時間比で)出力した場合の回転数設定電圧Vdである。
結局回転数設定電圧Vdはマイクロコンピュータ1の3
つの出力端子PO−P2により、16通り、即ちN(1
,1200〜260Orpmまで1100rpステツプ
に対応することができる。この結果、マイクロコンピュ
ータ1の出力端子が従来の手段では4つ(4ビツト)必
要であったのに対し、この実施例では3つ(3ビツト)
で可能であり、コストアップを軽減しながらマイクロコ
ンピュータ1の機能拡大が図れている。
第4図はガスエンジン1を140Orpmから1800
rpmに設定値を変更した場合と特性図を示したもので
、設定回転数Nd=140Orpmよシ1100rpス
テップで変更する。もし20Orpmステップで変更す
れば、Nd:1500rpm 。
1700rpmは省略され、図中の破線のようにガスエ
ンジン1がオーバシュートを起こす可能性がある。
このように設定回転数N(1を変更する際、ガスエンジ
ン1がオーバシュートないし発振現象を生じさせない範
囲で、徐々に設定回転数N(iを変更していくことによ
り、ガスエンジン1の動作の安定化が図れる。
以上、本発明のガスエンジン制御装置を一実施例に基づ
いて説明しだが、この他、ディジタル出力信号りは、2
つの異なる値を、1:1の時間比以外に、例えば3:1
.2:2,1 :3の時間比で交互に出力すれば、実施
例と同等の3つの出力端子PO〜P2により、29通り
の回転数設定電圧Vaが得られ、それぞれ5 Q rp
mステップで設定回転数Ndが与えられる。
出力端子数は複数であれば3つでなくても良くまた前述
の時間比も1:6までとする等、マイク13 ゛ 択することが良く、まだ出力端子Pφ〜P3からトラン
ジスタアレーやインバータなどの出力素子を介して抵抗
回路網11と接続しても良い。また抵抗回路網11とし
て、いわゆるR−2Rラダーを用いたり、あるいは積分
回路12として、比較的時定数の小さなOR回路で構成
しても同等の動作が期待しうる。
なお最終の設定回転数Nd自体もディジタル出力信号り
の異なる2つの値を交互に出力して得られた回転数設定
電圧Vdを用いても良く、制御系全体の精度を考慮して
選定すれば良い。
発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明のガスエンジン
制御装置は、ガスエンジンの回転数信号をフィードバッ
クして、回転数を設定値に維持する回転数制御回路と、
マイクロコンピュータを主体として運転状況に応じて回
転数設定信号を発する主制御回路とより成り、ガスエン
ジンの設定回転数をオーバシュートや発振を防止すべく
徐々にζ変更すると共に、マイクロコンピュータを含む
構14 、 。
成面で合理的設計を可能とし、またマイクロコンピュー
タの機能を向上させ、ガスエンジンの回転数制御におけ
る性能・精度を向上させることが期待しうるものである
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すガスエンジン制御装置
の概略回路図、第2図は第1図における回転数制御回路
の特性図、第3図、第4図はそれぞれ第1図における主
制御回路の動作説明図及び特性図、第6図は第1図の実
施例における特性図を示す。 1・・・・・・ガスエンジ、3・・・・・・ガス量調整
装置、6・・・・・・回転数センサ、6・・・・・・回
転数制御回路、7・・・・・・F/Vコンバータ、8・
・・・・・PIDコントローラ、9・・・・・・主制御
回路、1o・・・・・・マイクロコンピュータ、11・
・・・・・抵抗回路網、12・・・・・・積分回路、1
3・・・・・・オペアンプ、D・・・・・・ディジタル
出力信号、Vca・・・・・・電源電圧、Vd・・・・
・・回転数設定電圧、H・・・・・・ガスエンジン回転
数、Nd・・・・・・設定回転数、Pφ〜P3・・・・
・・出力端子。 ト 層 色 > ≧ 1叱 鞍 9’4ζ− − 図 ) − 城

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ガスエンジンの回転数を検出する回転数センサ
    よりの信号を入力し設定回転数に制御する回転数制御回
    路と、運転状況に応じて前記ガスエンジンの発停を行な
    うと共に前記回転数制御回路へ設定回転数信号を出力す
    る主制御回路とにより構成され、前記主制御回路は、設
    定回転数を演算しその値に応じて複数の出力端子から選
    択的に、同一のディジタル値を発するが、もしくは所定
    の時間比で2つの異なるディジタル値を交互に発するマ
    イクロコンピュータと、前記複数の出力端子と接続され
    、それらの出力端子の出力状態に対応したアナログ値に
    変換する抵抗回路網と、抵抗回路網の発するアナログ値
    を平均化する積分回路とを具備したガスエンジン制御装
    置。
  2. (2)主制御回路のマイクロコンピュータを、ガスエン
    ジンの設定回転数を変更する場合のみ、その変更過程で
    所定の時間比で2つの異なるディジタル値を交互に発す
    る動作を行なうよう構成した特許請求の範囲第1項記載
    のガスエンジン制御装置。
  3. (3)主制御回路のマイクロコンピュータを、ガスエン
    ジンの設定回転数の変更前のディジタル値から一定時間
    毎に最小変化幅または所定の変化エンジン制御装置。
JP59033441A 1984-02-23 1984-02-23 ガスエンジン制御装置 Granted JPS60175743A (ja)

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JPH0421062B2 JPH0421062B2 (ja) 1992-04-08

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6339061A (ja) * 1986-08-04 1988-02-19 Fujitsu Ltd メモリエラ−に対する処理方式
US5012781A (en) * 1988-07-11 1991-05-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Gas engine

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JPS5879631A (ja) * 1981-11-04 1983-05-13 Nippon Denso Co Ltd 電気式燃料噴射ポンプガバナ

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