JPS6219588B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、機関への燃料量を制御できるように
した装置に関し、特にデイーゼル機関の調速・操
縦装置に用いて好適の、機関の燃料量制御装置に
関する。

一般に、機関、特にデイーゼル機関への燃料量
を制御してその速度を制御する手段として、機械
式や機械油圧式あるいは電気式の調速機がある。

例えば、従来の調速機として機械油圧式のもの
の一例を挙げれば、第１図に示すようなものがあ
るが、この第１図に示す従来の機械油圧式調速機
は、機関によつて駆動されるようになつており、
この調速機に内蔵された油ポンプａからの圧油
が、フライウエイトの遠心力を利用した速度比較
部に連動しているコントロールピストンｂを介し
て、出力ピストンｃを動かし、これにより機関の
燃料調整桿ｄを制御することが行なわれている。

さらに、調速機特性を調整するために、適当な
制御ツマミｅが設けられており、感度や応答速度
等を調整できるようになつている。

また、従来のこの種の調速機には、速度設定信
号の大きさに応じて出力ピストンｃの位置すなわ
ち燃料量を制御するリミツト装置ｆが設けられて
おり、これにより速度設定軸ｇの位置に対応して
予じめ定められた固有のリミツトモードが構成さ
れるようになつている。

しかしながら、従来のこの種の調速機では、次
のような問題がある。

(1) 駆動源が機関であるため、機関の使用条件例
えば低速域と高速域とを比較した場合には、調
速機の特性および調速機の出力となる油圧に変
化が生じて、使用全域にわたつて最適な制御を
することが不可能である。

(2) 一般に調速機の最適な設定は、機関の常用域
で行なわれているため、高度の調速制御が要求
される港内操船において発停、前後進など操返
し行なつた場合、すなわち、このような過渡的
条件下においては、調速機の仕事量に不足を生
じて、処理速度が緩慢となり、満足な機関の制
御ができない。

(3) 上述のごとき現象は、調速機の仕事量に関す
る問題のほかに、機関の状態変化即ち回転数の
変化をフライウエイトの遠心力を利用する純機
械的な手法で検出しているための機械的な遅れ
の問題があり、最近の船舶の動特性と高過給化
した機関の動特性を考え合せると、従来形の調
速機の処理速度を大幅に改善する必要が生じて
いる。

(4) また機関の過負荷を防止する手段としては、
従来の調速機にも機械的な機構によるものが内
蔵されていたが、固定的かつ直線的であつたた
め、機関の実状に合うものではなかつた。

本発明は、これらの問題点を解決しようとする
もので、運転モードに応じた適切な補償を行なう
ことにより、機関の広範な運転域に亘つて最適の
制御を行なえるようにした機関の燃料量制御装置
を提供することを目的とする。

このため、本発明の機関の燃料量制御装置は、
操縦ハンドルによる速度設定指令信号に基づいて
機関への燃料量を制御しうる制御装置において、
選択された運転モードに対応する調速モードによ
り上記速度設定指令信号に基づく制御信号につい
て上記の選択された運転モードに応じた補償を行
なう調速モード補償回路と、上記の選択された運
転モードに応じて燃料量の基準リミツトモードを
修正して上記調速モード補償回路からの信号の補
正を行なうべく設けられた燃料量リミツトモード
修正回路と、機関への燃料量を検出してこの検出
信号をフイードバツクすることにより上記燃料量
リミツトモード修正回路で補正された上記調速モ
ード補償回路からの信号の補償を行なう燃料量補
償回路とをそなえて構成されたことを特徴として
いる。

以下、図面により本発明の一実施例としての機
関の燃料量制御装置について説明すると、第２図
はそのブロツク線図、第３図はその調速モードの
試験結果の一例を示すグラフ、第４図はその作用
を説明するためのビジグラフである。

第２図に示すように、操舵室に設けられた操縦
ハンドル１を操作することにより、速度設定指令
信号Ｓ_Vが出力されるようになつており、この速
度設定指令信号Ｓ_Vは、マイクロコンピユータ２
へ送られ、その比較器３で機関からの回転数信
号Ｓ_Rと比較されるようになつている。

ところで、このマイクロコンピユータ２には、
運転モード選択回路４が内蔵されており、この運
転モード選択回路４へは、機関の回転数情報や操
縦ハンドル１のハンドル位置情報が入力されるよ
うになつていて、これにより機関が現在大洋運転
（平常運転）状態にあるのか、急速逆転状態にあ
るのか、荒天運転状態にあるのか、あるいは低回
転運転状態にあるのかを判別できるようになつて
いる。

すなわち機関回転数から機関の低回転運転状態
と大洋運転状態とを判別することができ、機関の
回転数変動量から機関の荒天運転状態を判別する
ことができ、更に操縦ハンドル１のハンドル位置
から機関の急速逆転状態を判別できるようになつ
ている。

そして、この運転モード選択回路４により各種
の運転モードが判別されて検出されたのちは各運
転モードに応じた選択信号Ｓ_Sが出力されるよう
になつている。

なお、運転モード選択回路４からは機関回転数
に対応する信号Ｓ_Nも出力されるようになつてい
る。

比較器３からの偏差信号Ｓ_eは、調速モード補
償回路５へ送られて、この調速モード補償回路５
で選択された運転モードに対応する調速モードに
より、上記選択された運転モードに応じた補償が
行なわれるようになつている。

この調速モード補償回路５は運転モード選択回
路４から選択信号Ｓ_Sを受けて、調速モードを決
定し、偏差信号Ｓ_eに対しこの調速モードに応じ
た補償を行なうもので、その調速モードはＡ，
Ｂ，Ｃの３種類用意されている。

すなわち、運転モードが急速逆転モードまたは
荒天運転モードのときは、調速特性の追従性のす
ぐれた調速モードＡによつて補償を行ない、運転
モードが低回転運転モードのときは、調速特性の
安定性のすぐれた調速モードＢによつて補償を行
ない、運転モードが大洋運転のときは、調速特性
の安定性および追従性がそれぞれ中位の調速モー
ドＣによつて補償を行なうようになつている。

なお、各調速モードＡ，Ｂ，ＣはＰ，Ｉ，
（Ｄ）の関数にて決定される。

ここで、符号Ｐは比例の調速要素、Ｉは積分の
調速要素、Ｄは微分の調速要素を示している。

また、各調速モード組合わせの決定は、第３図
に示す調速モードの試験結果に基づいて行なわれ
た。

このようにして調速モード補償回路５で、選択
された運転モードに対応する補償を施された速度
設定指令信号Ｓ_Vに基づく信号Ｓ_Cは、第２図に示
すごとく、比較器６へ送られる。

なお、調速モード補償回路５による急速逆転時
の調速モードの切換は、操縦ハンドル１の操作
後、機関への燃料供給がカツトされている間に行
なわれ、その他の運転モードの調速モードの切換
は、条件検出後、回転数偏差がゼロとなつた時に
行なわれるようになつている。

ところで、マイクロコンピユータ２内には、各
運転モードに共通の基準リミツトモード（燃料量
−回転数特性）を設定している基準リミツトモー
ド設定回路７が組込まれており、この基準リミツ
トモード設定回路７は運転モード選択回路４から
回転数信号Ｓ_Nを受けることにより、現在の機関
回転数に対応して制限すべき燃料量（最大燃料
量）に応じた電気信号Ｓ_Lを燃料量リミツトモー
ド修正回路８へ送ることができるようになつてい
る。

この燃料量リミツトモード修正回路８は運転モ
ード選択回路４からの選択信号Ｓ_Sを受けて、上
記電気信号Ｓ_Lに選択された運転モードに応じた
修正を加える回路で、この回路８からの出力信号
Ｓ_Mは比較器６へ送られて、運転モードに応じ燃
料量の点から前記信号Ｓ_Cの補正を行なうように
なつている。

すなわち、この燃料量リミツトモード修正回路
８によつて、オーバトルクや過給機のサージング
を防止できるほか、急速逆転始動時の煙色コント
ロールや荒天運転あるいは多基一軸機関の減基運
転を有効に行なうことができる。

なお、第４図に、機関を逆転させたときに燃料
量リミツトモード修正回路８を作動させた場合の
ビジグラフの一例を示すが、このグラフから燃料
量が適宜増減されていることがわかり、これによ
り燃焼が大幅に改善されることがわかる。

それは、本回路８を作動させない場合、煙色を
評価するリンゲルマン濃度が４であつたのに対
し、本回路８を作動させると、リンゲルマン濃度
が1.5にまで低下したことからもわかる。

このようにして、比較器６からは、第２図に示
すごとく、燃料量に比例する信号Ｓ_Pが出力され
て、この信号Ｓ_Pは比較器９へ送られる。

この比較器９からの信号は、機関の燃料噴射ポ
ンプにおける燃料調整ラツクを駆動するためのア
クチユエータ１０へ送られて、このアクチユエー
タ１０を駆動させ、燃料調整ラツクを移動させる
ことにより、機関への燃料の供給が行なわれる。

アクチユエータ１０の駆動に伴う燃料調整ラツ
クの移動位置として、燃料量が検出される。この
検出信号Ｓ_DEはフイードバツクラインFB中の燃
料量補償回路１１で電気信号Ｓ_Fに変換され、こ
れが比較器９へ入力できるようになつている。す
なわち設定値と実際値との比較が行なわれるよう
になつているので、比較器６からの信号Ｓ_Pの補
償を行なうことができるのである。

したがつて、最終的には、比較器９からは信号
Ｓ_Fで補償された操作信号Ｓ_Dがアクチユエータ１
０へ与えられることになる。

なお、多基−軸機関の場合、比較器９へは、他
の機関（例えば機関、）用アクチユエータか
らのフイードバツク信号Ｓ_F′，Ｓ_F″も印加され
る。

もちろんこのような多基−軸機関の場合、各機
関ごとに、独立のフイードバツクラインやアクチ
ユエータ、燃料量補償回路、比較器９に相当する
もの等が設けられており、これにより各機関の負
荷バランスを、十分にしかも確実にとることがで
きるようになつている。

これは、燃料量の設定ループを各機関ごとに独
立化したことによるものである。

なお、本発明の装置は、多基−軸機関のほか
に、一基−軸機関にももちろん適用することがで
き、この場合は、比較器９や燃料量補償回路１
１、フイードバツクラインFB等がそれぞれ１つ
ずつになるだけである。

また、回路４，５，７，８，１１や比較器３，
６をマイクロコンピユータ２に内蔵する代わり
に、別個に配置することもできる。

以上詳述したように本発明の機関の燃料量制御
装置によれば、調速条件が常に最適値に選択され
るので、急速逆転操作時の調速不良による失速が
防止され、さらに通常の場合とは異なるリミツト
モードが燃料量リミツト修正回路により設定され
るので、適正な燃料コントロールが実施され、過
剰燃料が少なくなり、煙色が改善される。

また、荒天時においても、通常調速時とは異な
る調速モードに設定できることから、回転数の変
動も従来の調速機に比べて減少する。

この時、さらに燃料量リミツト修正回路を作動
させると、速度コントロールと燃料コントロール
とが自動的に併用されることになり、機関を大幅
に減速する必要がなくなる。

このように各種の運転環境に応じて、最適な条
件で機関を運転することができるので、機関の有
効利用ならびに船舶の操縦性向上に寄与しうるの
である。

さらに負荷バランスを十分にしかも確実にとる
ことができ、これにより各機関を同一条件で運転
することができるため、機関の過負荷が防止され
て、機関の寿命がのび、また保守管理が容易にな
る。

そしてこの負荷バランス方式は、機構的にも簡
単であり、かつ低コストにて製作できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の機械油圧式調速機の一例を示す
模式図であり、第２〜４図は本発明の機関の燃料
量制御装置を示すもので、第２図はそのブロツク
線図、第３図はその調速モードの試験結果の一例
を示すグラフ、第４図はその作用を説明するため
のビジグラフである。 １……操縦ハンドル、２……マイクロコンピユ
ータ、３……比較器、４……運転モード選択回
路、５……調速モード補償回路、６……比較器、
７……基準リミツトモード設定回路、８……燃料
量リミツトモード修正回路、９……比較器、１０
……アクチユエータ、１１……燃料量補償回路、
FB……フイードバツクライン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 操縦ハンドルによる速度設定指令信号に基づ
   いて機関への燃料量を制御しうる制御装置におい
   て、選択された運転モードに対応する調速モード
   により上記速度設定指令信号に基づく制御信号に
   ついて上記の選択された運転モードに応じた補償
   を行なう調速モード補償回路と、上記の選択され
   た運転モードに応じて燃料量の基準リミツトモー
   ドを修正して上記調速モード補償回路からの信号
   の補正を行なうべく設けられた燃料量リミツトモ
   ード修正回路と、機関への燃料量を検出してこの
   検出信号をフイードバツクすることにより上記燃
   料量リミツトモード修正回路で補正された上記調
   速モード補償回路からの信号の補償を行なう燃料
   量補償回路とをそなえて構成されたことを特徴と
   する、機関の燃料量制御装置。