JPS6367014B2 - - Google Patents
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- JPS6367014B2 JPS6367014B2 JP58150848A JP15084883A JPS6367014B2 JP S6367014 B2 JPS6367014 B2 JP S6367014B2 JP 58150848 A JP58150848 A JP 58150848A JP 15084883 A JP15084883 A JP 15084883A JP S6367014 B2 JPS6367014 B2 JP S6367014B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- internal combustion
- combustion engine
- signal
- supercharger
- nozzle pitch
- 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
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Classifications
-
- 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
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、可変ピツチノズル付過給機を装備し
た内燃機関の過給機の制御装置に関し、内燃機関
の加速時のタービンノズルピツチを制御するため
の装置に関する。
た内燃機関の過給機の制御装置に関し、内燃機関
の加速時のタービンノズルピツチを制御するため
の装置に関する。
過給機を装備した内燃機関において、負荷の追
従性は、主として過給機系の応答性により支配さ
れる。つまり内燃機関の加速時（負荷の増加時）
において、内燃機関の回転系の時定数は、過給系
の時定数に比べはるかに小さく、そしてこの傾向
は内燃機関が大形化するにつれ顕著になる。たと
えば、ある種の大形舶用内燃機関において、内燃
機関回転系の時定数が0.8秒に対し、過給機系の
時定数は20秒ある。
従性は、主として過給機系の応答性により支配さ
れる。つまり内燃機関の加速時（負荷の増加時）
において、内燃機関の回転系の時定数は、過給系
の時定数に比べはるかに小さく、そしてこの傾向
は内燃機関が大形化するにつれ顕著になる。たと
えば、ある種の大形舶用内燃機関において、内燃
機関回転系の時定数が0.8秒に対し、過給機系の
時定数は20秒ある。
加速指令により燃料投入量が増加しても、過給
機系の時定数が大きいので内燃機関に供給される
空気量が追従せず、投入された燃料の一部だけが
有効に働く。このため、内燃機関の加速が遅れる
ばかりでなく、燃費も悪くなる。さらに加速指令
が大きいときは、空燃比が過濃（オーバリツチ）
となり黒煙を発生し、公害上の問題も生じる。
機系の時定数が大きいので内燃機関に供給される
空気量が追従せず、投入された燃料の一部だけが
有効に働く。このため、内燃機関の加速が遅れる
ばかりでなく、燃費も悪くなる。さらに加速指令
が大きいときは、空燃比が過濃（オーバリツチ）
となり黒煙を発生し、公害上の問題も生じる。
過給機系の遅れを大別すると、過給機回転系の
遅れと、給気系の遅れと、排気系の遅れとにな
る。そしてこれらのうち、過給機回転系の遅れが
大きなウエイトを占めるので、過給機の回転部分
を軽量化するなどして、慣性モーメントを小さく
すれば、過給機系の遅れは大幅に改善できる。し
かし、過給機の回転部分を軽量化するためには特
殊鋼を必要とし、また加工手間も増えるので高価
になる。
遅れと、給気系の遅れと、排気系の遅れとにな
る。そしてこれらのうち、過給機回転系の遅れが
大きなウエイトを占めるので、過給機の回転部分
を軽量化するなどして、慣性モーメントを小さく
すれば、過給機系の遅れは大幅に改善できる。し
かし、過給機の回転部分を軽量化するためには特
殊鋼を必要とし、また加工手間も増えるので高価
になる。
可変ピツチノズル付過給機において、内燃機関
負荷を一定に保つたまま、ノズルピツチを絞る
（すなわち流路断面積を小さくする）と、過給機
の回転数は増加する。これは、ノズルピツチを絞
れば、排気圧力が増え、膨張比が増えて、タービ
ンの仕事量が増加するので、回転数が上昇するか
らである。したがつて、内燃機関を加速する場
合、ノズルピツチを一旦絞れば、過給機の回転数
が早く上昇するので、過給機系の遅れは小さくな
り、その分だけ内燃機関の負荷追従性は向上す
る。また、ノズルピツチを絞れば給気圧力が上昇
し、気筒内に充填される空気量が増えるので、加
速時において余分に投入された燃料で有効に燃焼
する割合が増える。そしてこれによつて内燃機関
のトルクはより早い割合で増加し、内燃機関の負
荷はより早く上昇する。
負荷を一定に保つたまま、ノズルピツチを絞る
（すなわち流路断面積を小さくする）と、過給機
の回転数は増加する。これは、ノズルピツチを絞
れば、排気圧力が増え、膨張比が増えて、タービ
ンの仕事量が増加するので、回転数が上昇するか
らである。したがつて、内燃機関を加速する場
合、ノズルピツチを一旦絞れば、過給機の回転数
が早く上昇するので、過給機系の遅れは小さくな
り、その分だけ内燃機関の負荷追従性は向上す
る。また、ノズルピツチを絞れば給気圧力が上昇
し、気筒内に充填される空気量が増えるので、加
速時において余分に投入された燃料で有効に燃焼
する割合が増える。そしてこれによつて内燃機関
のトルクはより早い割合で増加し、内燃機関の負
荷はより早く上昇する。
本発明の目的は、内燃機関の負荷追従性の向上
を図り、燃料の無駄をなくし、また黒煙を発生す
ることなく達成される過給機の制御装置を提供す
ることである。
を図り、燃料の無駄をなくし、また黒煙を発生す
ることなく達成される過給機の制御装置を提供す
ることである。
本発明は、内燃機関の運転状態に基づき、可変
ピツチノズル付過給機のノズルピツチの基本開度
を計算する装置と、この基本開度にノズルピツチ
を調節する装置とを有する過給機の制御装置にお
いて、 前記内燃機関の運転状態からノズルピツチの最
小開度を計算する装置と、加速時であることを検
出する手段と、その加速時検出手段からの出力に
応答して加速時のノズルピツチの減量分を計算す
る装置と、この減量分に応じて前記基本開度を補
正する装置と、減量分による補正を受けた前記基
本開度と前記最小開度のうち大きい方の開度を選
択する装置とを備えたことを特徴とする過給機の
制御装置である。
ピツチノズル付過給機のノズルピツチの基本開度
を計算する装置と、この基本開度にノズルピツチ
を調節する装置とを有する過給機の制御装置にお
いて、 前記内燃機関の運転状態からノズルピツチの最
小開度を計算する装置と、加速時であることを検
出する手段と、その加速時検出手段からの出力に
応答して加速時のノズルピツチの減量分を計算す
る装置と、この減量分に応じて前記基本開度を補
正する装置と、減量分による補正を受けた前記基
本開度と前記最小開度のうち大きい方の開度を選
択する装置とを備えたことを特徴とする過給機の
制御装置である。
また本発明は、内燃機関の運転状態に基づき、
可変ピツチノズル付過給機のノズルピツチの基本
開度を計算する装置と、この基本開度にノズルピ
ツチを調節する装置とを有する過給機の制御装置
において、 前記内燃機関の運転状態からノズルピツチの最
大減量分を計算する装置と、加速時であることを
検出する手段と、その加速時検出手段からの出力
に応答して加速時のノズルピツチの減量分を計算
する装置と、この減量分に応じて前記基本開度を
補正する装置と、加速時のノズルピツチの減量分
と前記最大減量分のうち小さい方の減量分を選択
する装置とを備えたことを特徴とする過給機の制
御装置である。
可変ピツチノズル付過給機のノズルピツチの基本
開度を計算する装置と、この基本開度にノズルピ
ツチを調節する装置とを有する過給機の制御装置
において、 前記内燃機関の運転状態からノズルピツチの最
大減量分を計算する装置と、加速時であることを
検出する手段と、その加速時検出手段からの出力
に応答して加速時のノズルピツチの減量分を計算
する装置と、この減量分に応じて前記基本開度を
補正する装置と、加速時のノズルピツチの減量分
と前記最大減量分のうち小さい方の減量分を選択
する装置とを備えたことを特徴とする過給機の制
御装置である。
第１図は、本発明の基礎となる構成を示す構成
図である。過給機１は、タービン５とブロワ４と
が同軸に連結されており、大気から吸込んだ空気
はブロワ４で圧縮され、空気出口２から内燃機関
（図示せず）に送られる。内燃機関で燃焼済の排
気ガスはガス入口３に送られ、タービン５を駆動
する。タービン５の外周には羽根６が取付けられ
ており、排気ガスのエネルギをタービン５の回転
エネルギに変換する。羽根６の上流側には可変ピ
ツチノズル７が設けられており、リンク８を介し
て排気ガスの流路断面積を変更できるように構成
されている。
図である。過給機１は、タービン５とブロワ４と
が同軸に連結されており、大気から吸込んだ空気
はブロワ４で圧縮され、空気出口２から内燃機関
（図示せず）に送られる。内燃機関で燃焼済の排
気ガスはガス入口３に送られ、タービン５を駆動
する。タービン５の外周には羽根６が取付けられ
ており、排気ガスのエネルギをタービン５の回転
エネルギに変換する。羽根６の上流側には可変ピ
ツチノズル７が設けられており、リンク８を介し
て排気ガスの流路断面積を変更できるように構成
されている。
制御回路１０には除算器１３が内蔵されてお
り、この除算器１３には、給気圧力検出器１４か
らライン１５を介して給気圧力信号が入力され、
また負荷検出器２３からライン１９を介して負荷
信号が入力される。除算器１３では給気圧力信号
と負荷信号との比を演算する。除算器１３からの
出力信号は、減算器２２で定数設定器２１から出
力される目標値R0が減ぜられ、その偏差信号が
増幅器１２で増幅され、ノズルピツチの基本開度
信号として減算器３３に出力される。
り、この除算器１３には、給気圧力検出器１４か
らライン１５を介して給気圧力信号が入力され、
また負荷検出器２３からライン１９を介して負荷
信号が入力される。除算器１３では給気圧力信号
と負荷信号との比を演算する。除算器１３からの
出力信号は、減算器２２で定数設定器２１から出
力される目標値R0が減ぜられ、その偏差信号が
増幅器１２で増幅され、ノズルピツチの基本開度
信号として減算器３３に出力される。
一方、給気圧力検出器１４は、内燃機関の吸入
空気集合管（図示せず）内に取付けられ、集合管
内の圧力psを検出する。負荷検出器２３は、図示
しない気筒内の圧力を検出するインジケータ１６
を内蔵する。インジケータ１６とピストン速度計
１７とからの信号は演算回路１８に入力され、そ
こで平均有効圧力Pniが計算される。
空気集合管（図示せず）内に取付けられ、集合管
内の圧力psを検出する。負荷検出器２３は、図示
しない気筒内の圧力を検出するインジケータ１６
を内蔵する。インジケータ１６とピストン速度計
１７とからの信号は演算回路１８に入力され、そ
こで平均有効圧力Pniが計算される。
計算方法は、たとえば
pni＝１／ｓ∫p・cdt ……(1)
ここに ｓ；ピストンローク（cm）
ｐ；インジケータ出力（Kg／cm2）
ｃ；ピストン速度（cm／ｓ）
であり、積分器と適当な係数器とにより一行程毎
の平均有効圧力pniが演算される。pniの演算方法
は他の周知の方法を利用してもよい。本実施例で
は、平均有効圧力pniが負荷信号としてライン１
９を介して制御回路１０に出力される。
の平均有効圧力pniが演算される。pniの演算方法
は他の周知の方法を利用してもよい。本実施例で
は、平均有効圧力pniが負荷信号としてライン１
９を介して制御回路１０に出力される。
回転数制御回路２４は、操作レバー２６からラ
イン２７を介して送出される回転数指令信号に応
じて、内燃機関の回転数を制御する役割を果す。
次に回転数指令信号と回転数検出器２５からライ
ン２８を介して送出される回転数信号との偏差を
減算器４３で演算する。PIコントローラ３０で
は、ライン２９を介する制御偏差信号を零にする
ように燃料調節器３１を駆動させる。燃料調節器
３１は、内燃機関に投入する燃料量を調節する。
このような公知の回転数制御回路２４において、
内燃機関が加速（または減速）かどうかは偏差信
号によつて知ることができ、減算器４３はその手
段を与える。
イン２７を介して送出される回転数指令信号に応
じて、内燃機関の回転数を制御する役割を果す。
次に回転数指令信号と回転数検出器２５からライ
ン２８を介して送出される回転数信号との偏差を
減算器４３で演算する。PIコントローラ３０で
は、ライン２９を介する制御偏差信号を零にする
ように燃料調節器３１を駆動させる。燃料調節器
３１は、内燃機関に投入する燃料量を調節する。
このような公知の回転数制御回路２４において、
内燃機関が加速（または減速）かどうかは偏差信
号によつて知ることができ、減算器４３はその手
段を与える。
制御偏差信号はライン２９ａを介して制御回路
１０に送出され、係数器３２を介して減算器３３
に接続される。増幅器１２の出力の基本開度信号
は、この減算器３３で係数器３２の出力により減
算補正される。係数器３２は制御偏差信号に予め
定められた係数を乗ずる役割をするが、係数器の
代りに関数発生器を用いて、制御偏差信号の非線
形関係で基本開度信号を補正してもよい。
１０に送出され、係数器３２を介して減算器３３
に接続される。増幅器１２の出力の基本開度信号
は、この減算器３３で係数器３２の出力により減
算補正される。係数器３２は制御偏差信号に予め
定められた係数を乗ずる役割をするが、係数器の
代りに関数発生器を用いて、制御偏差信号の非線
形関係で基本開度信号を補正してもよい。
補正された開度信号は、リミツタ１１に送出さ
れる。リミツタ１１は、ノズルピツチの可変範囲
に応じて、上下限を設定する。制御回路１０から
のピツチ制御信号はライン２０を介して駆動部９
に入力され、パワー増幅されてリンク８を介し
て、可変ピツチノズル７を駆動する。
れる。リミツタ１１は、ノズルピツチの可変範囲
に応じて、上下限を設定する。制御回路１０から
のピツチ制御信号はライン２０を介して駆動部９
に入力され、パワー増幅されてリンク８を介し
て、可変ピツチノズル７を駆動する。
発電機を駆動する内燃機関の場合は、回転数指
令信号の代りに電力デマンド信号とし、また回転
数信号の代りに電力計信号を用い、その差で加速
を検知し、係数器３２に対する入力とすることも
できる。さらに、複数台の発電機を並列運転する
場合は、第１図の構成において、PIコントロー
ラ３０の代りにＰコントローラを用いて調定率を
利用した周知の方法で負荷分担してもよい。
令信号の代りに電力デマンド信号とし、また回転
数信号の代りに電力計信号を用い、その差で加速
を検知し、係数器３２に対する入力とすることも
できる。さらに、複数台の発電機を並列運転する
場合は、第１図の構成において、PIコントロー
ラ３０の代りにＰコントローラを用いて調定率を
利用した周知の方法で負荷分担してもよい。
また多気筒から成る内燃機関の場合は、代表的
な気筒を選んで、その気筒の負荷を第１図のよう
に検出してもよい。全気筒のpniを計りその平均
をとれば、より正確な内燃機関負荷がわかり、正
確な制御が可能となるが、高価になる。
な気筒を選んで、その気筒の負荷を第１図のよう
に検出してもよい。全気筒のpniを計りその平均
をとれば、より正確な内燃機関負荷がわかり、正
確な制御が可能となるが、高価になる。
負荷検出器の他の実施例として、内燃機関の出
力軸にトルク計を設け、このトルク計の出力を負
荷信号としてもよいが、トルク計は高価である。
力軸にトルク計を設け、このトルク計の出力を負
荷信号としてもよいが、トルク計は高価である。
負荷検出器のさらに他の実施例として、ピスト
ンの一行程当りの燃料量を検知する手段を利用し
てもよい。たとえば、デイーゼル機関の場合は、
燃料噴射ポンプのラツク位置をたとえば差動トラ
ンス式変位計により検出すれば、一行程当りの噴
射量が検出できる。また蓄圧式噴射においては、
燃料圧力と噴射時間とにより噴射量が計算でき
る。本実施例によれば、他の実施例に比べ比較的
安価に負荷検出器が実現できる。
ンの一行程当りの燃料量を検知する手段を利用し
てもよい。たとえば、デイーゼル機関の場合は、
燃料噴射ポンプのラツク位置をたとえば差動トラ
ンス式変位計により検出すれば、一行程当りの噴
射量が検出できる。また蓄圧式噴射においては、
燃料圧力と噴射時間とにより噴射量が計算でき
る。本実施例によれば、他の実施例に比べ比較的
安価に負荷検出器が実現できる。
このような構成において、その動作を説明す
る。内燃機関が操縦レバー２６の指令通りの回転
数で運転されている場合は、制御偏差信号は零で
あり、制御回路１０からライン２０を介して送出
されるピツチ制御信号は、増幅器１２の出力の基
本開度信号と同じであり、可変ピツチノズル７は
定数設定器２１で設定された基本開度を保つてい
る。操作レバー２６が加速側に操作され、回転数
指令信号が大きくなると、制御偏差信号が生じ、
燃料調節器３１が増加の方に動かされ、投入され
る燃料量は増える。
る。内燃機関が操縦レバー２６の指令通りの回転
数で運転されている場合は、制御偏差信号は零で
あり、制御回路１０からライン２０を介して送出
されるピツチ制御信号は、増幅器１２の出力の基
本開度信号と同じであり、可変ピツチノズル７は
定数設定器２１で設定された基本開度を保つてい
る。操作レバー２６が加速側に操作され、回転数
指令信号が大きくなると、制御偏差信号が生じ、
燃料調節器３１が増加の方に動かされ、投入され
る燃料量は増える。
一方、制御偏差信号には、係数器３２で予め定
められた係数が乗じられ、減算器３３で基本開度
信号を減算補正する。したがつてライン２０を介
するピツチ制御信号は小さくなり、可変ピツチノ
ズル７は絞られる。
められた係数が乗じられ、減算器３３で基本開度
信号を減算補正する。したがつてライン２０を介
するピツチ制御信号は小さくなり、可変ピツチノ
ズル７は絞られる。
ノズルピツチが絞られると、過給機の回転数が
増加するとともに給気圧力が上昇し、気筒内に充
填される空気量が増加し、有効に燃焼する燃料量
も増えるので、内燃機関の回転数はより早く上昇
する。すなわち、加速時にノズルピツチを絞れ
ば、過給機の回転数がいち早く上昇し、遅れの大
きい過給機の応答を改善する効果と、充填する空
気量の増加から内燃機関のトルクの応答性が改善
される効果との両方の効果により、内燃機関の負
荷追従性は大幅に改善される。また有効に燃焼す
る燃料が増えることにより黒煙の発生が抑制さ
れ、燃費も低下する。内燃機関の回転数が上昇
し、指令された回転数に近づくとライン２９ａを
介する偏差信号も小さくなり、減算器３３によつ
て補正される量も減り、ついには増幅器１２の出
力の基本開度でノズルピツチが制御される。
増加するとともに給気圧力が上昇し、気筒内に充
填される空気量が増加し、有効に燃焼する燃料量
も増えるので、内燃機関の回転数はより早く上昇
する。すなわち、加速時にノズルピツチを絞れ
ば、過給機の回転数がいち早く上昇し、遅れの大
きい過給機の応答を改善する効果と、充填する空
気量の増加から内燃機関のトルクの応答性が改善
される効果との両方の効果により、内燃機関の負
荷追従性は大幅に改善される。また有効に燃焼す
る燃料が増えることにより黒煙の発生が抑制さ
れ、燃費も低下する。内燃機関の回転数が上昇
し、指令された回転数に近づくとライン２９ａを
介する偏差信号も小さくなり、減算器３３によつ
て補正される量も減り、ついには増幅器１２の出
力の基本開度でノズルピツチが制御される。
つまり内燃機関の負荷が上昇すると給気温度も
上昇し空気の密度が増加するので、気筒内への空
気の充填の効率が悪くなり、最適なps／pniの値
が上昇する。しかし、負荷の上昇よりも給気圧力
の上昇の方が大きいため減算器２２の出力の制御
偏差は正の方向に大きくなるので、制御回路１０
からの制御信号は大きくなり、タービン５のノズ
ルピツチは広げられる。タービンのノズルピツチ
が広げられると給気圧力psは下降するので、ps／
pniは基本開度（目標値）R0に保持される。目標
値R0の値は、内燃機関型式により若干異なるが、
たとえば舶用大型２サイクル内燃機関の場合、
0.2程度となる。
上昇し空気の密度が増加するので、気筒内への空
気の充填の効率が悪くなり、最適なps／pniの値
が上昇する。しかし、負荷の上昇よりも給気圧力
の上昇の方が大きいため減算器２２の出力の制御
偏差は正の方向に大きくなるので、制御回路１０
からの制御信号は大きくなり、タービン５のノズ
ルピツチは広げられる。タービンのノズルピツチ
が広げられると給気圧力psは下降するので、ps／
pniは基本開度（目標値）R0に保持される。目標
値R0の値は、内燃機関型式により若干異なるが、
たとえば舶用大型２サイクル内燃機関の場合、
0.2程度となる。
第２図は係数器３２の種々の実施例の入出力特
性を示すグラフである。第２図１に示されるよう
に、内燃機関の回転数が指令信号に追従し、制御
偏差信号が小さくなれば、それに応じて係数器３
２の出力も小さくなり、ピツチ制御信号は、基本
開度信号に近づき、遂には等しくなる。本実施例
では、内燃機関の減速時には可変ピツチノズル７
が広がり、過給機の回転数が低下するので、内燃
機関の回転数は速やかに低下する。舶用主機のよ
うに慣性の大きな負荷につながれた内燃機関の場
合は、回転数の低下は負荷の慣性に依存し、燃料
の燃焼特性に依存しないので第２図２に示される
ように制御偏差信号が負のとき係数器３２の出力
が零になるようにして、加速時のみ基本開度信号
を補正するようにしてもよい。また第２図３に示
されるように、制御偏差信号が大きいとき、係数
器３２の係数の増加を小さくして飽和特性をもた
せ、大きな負荷変化（大きな加速）に対して補正
量を制限してもよい。このようにすれば加速が大
幅である補正がききすぎるのを防げる。また第２
図２の変形として第２図４に示されるように、制
御偏差信号が正のときと負のときとで係数の値を
変えてもよい。さらにこれらの適当な組合せでも
よい。第２図５および第２図６に示されるように
不感帯を設けると、微少な負荷変動にノズルピツ
チが応答せず負荷追従性は若干悪くなるが安定に
なる。
性を示すグラフである。第２図１に示されるよう
に、内燃機関の回転数が指令信号に追従し、制御
偏差信号が小さくなれば、それに応じて係数器３
２の出力も小さくなり、ピツチ制御信号は、基本
開度信号に近づき、遂には等しくなる。本実施例
では、内燃機関の減速時には可変ピツチノズル７
が広がり、過給機の回転数が低下するので、内燃
機関の回転数は速やかに低下する。舶用主機のよ
うに慣性の大きな負荷につながれた内燃機関の場
合は、回転数の低下は負荷の慣性に依存し、燃料
の燃焼特性に依存しないので第２図２に示される
ように制御偏差信号が負のとき係数器３２の出力
が零になるようにして、加速時のみ基本開度信号
を補正するようにしてもよい。また第２図３に示
されるように、制御偏差信号が大きいとき、係数
器３２の係数の増加を小さくして飽和特性をもた
せ、大きな負荷変化（大きな加速）に対して補正
量を制限してもよい。このようにすれば加速が大
幅である補正がききすぎるのを防げる。また第２
図２の変形として第２図４に示されるように、制
御偏差信号が正のときと負のときとで係数の値を
変えてもよい。さらにこれらの適当な組合せでも
よい。第２図５および第２図６に示されるように
不感帯を設けると、微少な負荷変動にノズルピツ
チが応答せず負荷追従性は若干悪くなるが安定に
なる。
第３図は本発明の他の基礎となる構成を示す構
成図である。操作レバー２６からライン２７を介
して送出される回転数指令信号（負荷指令）は微
分器３４で増加率が計算され、ライン３５を介し
て増加率信号が演算器３６に入力され、ここでノ
ズルピツチの減量分が計算され、減算器３３で基
本開度信号が減算補正される。微分器３４は周知
のものを使つてもよく、たとえば第４図の微分器
を使つてもよい。操作レバー２６が操作される
と、微分器３４はこれを検出し、演算器３６を介
して減算器３３で基本開度信号に減算補正（加速
時）または加算補正（減算時）を行なう。
成図である。操作レバー２６からライン２７を介
して送出される回転数指令信号（負荷指令）は微
分器３４で増加率が計算され、ライン３５を介し
て増加率信号が演算器３６に入力され、ここでノ
ズルピツチの減量分が計算され、減算器３３で基
本開度信号が減算補正される。微分器３４は周知
のものを使つてもよく、たとえば第４図の微分器
を使つてもよい。操作レバー２６が操作される
と、微分器３４はこれを検出し、演算器３６を介
して減算器３３で基本開度信号に減算補正（加速
時）または加算補正（減算時）を行なう。
演算器３６としては、たとえば第５図に示すよ
うな一次遅れを使つてもよい。またたとえば比較
器とタイマを組合せて、増加率信号がある一定値
を越えた場合に、一定期間、一定の減量分を減算
器３３に入力するように構成してもよい。
うな一次遅れを使つてもよい。またたとえば比較
器とタイマを組合せて、増加率信号がある一定値
を越えた場合に、一定期間、一定の減量分を減算
器３３に入力するように構成してもよい。
さらに、微分器３４の入力として回転数指令信
号の代りにPIコントローラ３０の出力を採用し
てもよい。これによれば、ノズルピツチの減量分
の計算は、操作レバー２６を操作する速さに影響
を受けない。
号の代りにPIコントローラ３０の出力を採用し
てもよい。これによれば、ノズルピツチの減量分
の計算は、操作レバー２６を操作する速さに影響
を受けない。
制御回路１０や回転数制御回路２４の他の実施
例として、第６図に図示の回路５７のようにマイ
クロコンピユータ５０を使用してもよい。マイク
ロコンピユータ５０を使用すれば、制御回路１０
や回転数制御回路２４の構成要素はプログラムに
置換えられる。マイクロコンピユータ５０にはプ
ログラムや定数を格納するメモリ５１や、外部の
検出器からの信号を読込むためのアナログ／デジ
タル変換器５２や、制御信号を出力するためのデ
ジタル／アナログ変換器５３が別途必要となる。
例として、第６図に図示の回路５７のようにマイ
クロコンピユータ５０を使用してもよい。マイク
ロコンピユータ５０を使用すれば、制御回路１０
や回転数制御回路２４の構成要素はプログラムに
置換えられる。マイクロコンピユータ５０にはプ
ログラムや定数を格納するメモリ５１や、外部の
検出器からの信号を読込むためのアナログ／デジ
タル変換器５２や、制御信号を出力するためのデ
ジタル／アナログ変換器５３が別途必要となる。
第７図は回路５７をマイクロコンピユータ５０
により実現した場合のプログラムのフローチヤー
トである。電源が投入されるとステツプ１００を
実行し、各種レジスタやフラグの初期セツトを行
ない、制御系の初期化を行なう。次にステツプ１
０８，１０９でそれぞれ回転数指令信号と回転数
信号とをアナログ／デジタル変換器５２を介して
マイクロコンピユータ５０に読込む。ステツプ１
１０では両者の差をとり回転数制御偏差ΔNを求
める。ステツプ１１１でゲインANを乗じ、ステ
ツプ１１２でデジタル／アナログ変換の後、燃料
調節器３１に制御出力（AN・ΔN）を送出する。
により実現した場合のプログラムのフローチヤー
トである。電源が投入されるとステツプ１００を
実行し、各種レジスタやフラグの初期セツトを行
ない、制御系の初期化を行なう。次にステツプ１
０８，１０９でそれぞれ回転数指令信号と回転数
信号とをアナログ／デジタル変換器５２を介して
マイクロコンピユータ５０に読込む。ステツプ１
１０では両者の差をとり回転数制御偏差ΔNを求
める。ステツプ１１１でゲインANを乗じ、ステ
ツプ１１２でデジタル／アナログ変換の後、燃料
調節器３１に制御出力（AN・ΔN）を送出する。
次に、ステツプ１０１，１０２に移り、それぞ
れ負荷信号と給気圧力信号とをアナログ／デジタ
ル変換器５２を介して、マイクロコンピユータ５
０に読込む。ステツプ１０３では、給気圧力信号
と負荷信号との比ｒ（＝ps／pni）が計算され、ス
テツプ１０４では制御偏差ε（＝ｒ−R0）が計算
される。ステツプ１０５では、ゲインＡが乗算さ
れ（y^＝Ａ・ε）、基本開度が計算される。ステ
ツプ１０５ａでステツプ１１０で求めた回転数制
御偏差ΔNに定数を乗じ（Ax・ΔN）、ステツプ
１０５ｂで基本開度信号y^に補正を行なう（ｙ＝
y^−Ax・ΔN）。ステツプ１０６ではリミツタ１
１により制限される（ymin≦ｙ≦ymax）。次に
ステツプ１０７に移り、デジタル／アナログ変換
器５３でアナログ量に変換され、制御信号として
駆動部９に出力される。次に再びステツプ１０８
に戻り、以下のステツプを逐次繰返す。
れ負荷信号と給気圧力信号とをアナログ／デジタ
ル変換器５２を介して、マイクロコンピユータ５
０に読込む。ステツプ１０３では、給気圧力信号
と負荷信号との比ｒ（＝ps／pni）が計算され、ス
テツプ１０４では制御偏差ε（＝ｒ−R0）が計算
される。ステツプ１０５では、ゲインＡが乗算さ
れ（y^＝Ａ・ε）、基本開度が計算される。ステ
ツプ１０５ａでステツプ１１０で求めた回転数制
御偏差ΔNに定数を乗じ（Ax・ΔN）、ステツプ
１０５ｂで基本開度信号y^に補正を行なう（ｙ＝
y^−Ax・ΔN）。ステツプ１０６ではリミツタ１
１により制限される（ymin≦ｙ≦ymax）。次に
ステツプ１０７に移り、デジタル／アナログ変換
器５３でアナログ量に変換され、制御信号として
駆動部９に出力される。次に再びステツプ１０８
に戻り、以下のステツプを逐次繰返す。
以上の説明において、舶用内燃機関のような回
転数の上昇が負荷の上昇を招く場合を想定した
が、発電機のように回転数が一定でトルクの上昇
が負荷の上昇を招く場合も同様に説明できる。た
だし、この場合は加速または減速という言葉は、
トルクの増大または減少と読替える必要がある。
転数の上昇が負荷の上昇を招く場合を想定した
が、発電機のように回転数が一定でトルクの上昇
が負荷の上昇を招く場合も同様に説明できる。た
だし、この場合は加速または減速という言葉は、
トルクの増大または減少と読替える必要がある。
第１図および第３図に示された構成において、
係数器３２の係数の値が大き過ぎたり、または操
縦レバー２６の操作速度が大き過ぎて、ノズルピ
ツチを絞り過ぎると給気圧力が異常に高くなり、
過給機がサージングを起すおそれがある。第８図
示の実施例は、上記の欠点を改善するために考え
られたものである。この実施例で注目すべき点
は、内燃機関の吸込風量を計る風量計３７が制御
回路１０に内蔵の最小開度設定器３９に接続され
ている。風量計３７からはライン３８を介して風
量信号が最小開度設定器３９に送出され、ライン
４０を介して最小開度信号として高位信号選択器
４１に入力される。
係数器３２の係数の値が大き過ぎたり、または操
縦レバー２６の操作速度が大き過ぎて、ノズルピ
ツチを絞り過ぎると給気圧力が異常に高くなり、
過給機がサージングを起すおそれがある。第８図
示の実施例は、上記の欠点を改善するために考え
られたものである。この実施例で注目すべき点
は、内燃機関の吸込風量を計る風量計３７が制御
回路１０に内蔵の最小開度設定器３９に接続され
ている。風量計３７からはライン３８を介して風
量信号が最小開度設定器３９に送出され、ライン
４０を介して最小開度信号として高位信号選択器
４１に入力される。
風量計３７として、たとえば熱線式の風量計や
カルマン渦を利用した風量計の他、回転羽根の速
度により風量を計るタービン式風量計が考えられ
る。
カルマン渦を利用した風量計の他、回転羽根の速
度により風量を計るタービン式風量計が考えられ
る。
過給機１のサージング限界は第９図に示される
ように、内燃機関への吸込風量と圧力比（ブロワ
前圧力と給気圧力との比）により定まる特性曲線
によつて与えられる。吸込風量はほぼ内燃機関負
荷に比例し、ブロワ前圧力（大気圧力）はほぼ一
定で、圧力比は給気圧力で決まるので、第９図の
特性曲線は内燃機関負荷と給気圧力との関係で与
えることもでき、第９図の曲線は第１０図の曲線
ｃとなる。
ように、内燃機関への吸込風量と圧力比（ブロワ
前圧力と給気圧力との比）により定まる特性曲線
によつて与えられる。吸込風量はほぼ内燃機関負
荷に比例し、ブロワ前圧力（大気圧力）はほぼ一
定で、圧力比は給気圧力で決まるので、第９図の
特性曲線は内燃機関負荷と給気圧力との関係で与
えることもでき、第９図の曲線は第１０図の曲線
ｃとなる。
第１図示の実施例において、負荷が整定時の過
給機の特性は第１０図の曲線ａで表わされる。換
言すれば、曲線ａとなるようにノズルピツチが制
御される。加速時にノズルピツチを絞れば、給気
圧力が上昇し、過給機の特性は過渡的に曲線ｃの
サージングラインに近づき、絞り量が大きければ
サージングを起す。第１０図の曲線ｂはサージン
グラインより若干の余裕を見込んだ曲線であり、
加速時において曲線ｂより下側にあれば、サージ
ングを起すおそれはない。
給機の特性は第１０図の曲線ａで表わされる。換
言すれば、曲線ａとなるようにノズルピツチが制
御される。加速時にノズルピツチを絞れば、給気
圧力が上昇し、過給機の特性は過渡的に曲線ｃの
サージングラインに近づき、絞り量が大きければ
サージングを起す。第１０図の曲線ｂはサージン
グラインより若干の余裕を見込んだ曲線であり、
加速時において曲線ｂより下側にあれば、サージ
ングを起すおそれはない。
第８図示の実施例において、第１０図の曲線ｂ
に相当するノズルピツチの大きさが制御回路１０
内の最小開度設定器３９に予め記憶されている。
つまり内燃機関負荷または吸込風量に対し、曲線
ｂで示す給気圧力を実現するノズルピツチの大き
さ（開度）が最小開度設定器３９に格納されてい
る。加速時における減算分の補正をうけた減算器
３３の出力は、高位信号選択器４１において最小
開度設定器３９からライン４０を介して入力され
る最小開度信号と比較選択され、大きい方の信号
が制御回路１０からライン２０を介してピツチ制
御信号として出力される。
に相当するノズルピツチの大きさが制御回路１０
内の最小開度設定器３９に予め記憶されている。
つまり内燃機関負荷または吸込風量に対し、曲線
ｂで示す給気圧力を実現するノズルピツチの大き
さ（開度）が最小開度設定器３９に格納されてい
る。加速時における減算分の補正をうけた減算器
３３の出力は、高位信号選択器４１において最小
開度設定器３９からライン４０を介して入力され
る最小開度信号と比較選択され、大きい方の信号
が制御回路１０からライン２０を介してピツチ制
御信号として出力される。
上述のごとく、操作レバー２６が素早く操作さ
れたり、また大きく操作されたりして、ノズルピ
ツチの減量分が過度に大きくなり、ノズルピツチ
が小さくなり過ぎることを防止できる。
れたり、また大きく操作されたりして、ノズルピ
ツチの減量分が過度に大きくなり、ノズルピツチ
が小さくなり過ぎることを防止できる。
なお、回転数検出器２５や負荷検出器２３や操
縦レバー２６からの回転数指令信号を風量計３７
の代りに利用してもよい。この実施例によると、
制御性能が悪くなるが、風量計が省略できるので
安価となる。
縦レバー２６からの回転数指令信号を風量計３７
の代りに利用してもよい。この実施例によると、
制御性能が悪くなるが、風量計が省略できるので
安価となる。
第１１図は本発明のさらに他の実施例を示す構
成図である。本実施例では、最小開度信号と係数
器３２の出力とが低位信号選択器４２で比較選択
され、小さい方の信号が減算器３３の入力とな
る。最小開度設定器３９には、補正分の最大値が
設定されている。具体的には第１０図の曲線ａに
相当したノズルピツチと、曲線ｂに相当したノズ
ルピツチとの差が記憶されている。係数器３２の
出力が過度に大きくても、低位信号選択器４２で
ブロツクされるので、可変ピツチノズルを絞り過
ぎ、過給機がサージングを起すことが防止され
る。
成図である。本実施例では、最小開度信号と係数
器３２の出力とが低位信号選択器４２で比較選択
され、小さい方の信号が減算器３３の入力とな
る。最小開度設定器３９には、補正分の最大値が
設定されている。具体的には第１０図の曲線ａに
相当したノズルピツチと、曲線ｂに相当したノズ
ルピツチとの差が記憶されている。係数器３２の
出力が過度に大きくても、低位信号選択器４２で
ブロツクされるので、可変ピツチノズルを絞り過
ぎ、過給機がサージングを起すことが防止され
る。
以上のように本発明によれば、内燃機関の加速
時において、過給機の可変ピツチノズルを絞るよ
うにしたので、負荷追従性が向上し、また過給機
の回転を上げ、過給機系の応答遅れを小さくし、
さらに給気圧力を高め、気筒に充填される空気量
を増やし、投入燃料を有効に燃焼させることがで
き、黒煙の発生も防がれる。また、ノズルピツチ
の絞り量を制限することにより、ブロワがサージ
ングを起こすのを防ぎ、内燃機関が運転不能とな
るのを未然に防ぐことができる。
時において、過給機の可変ピツチノズルを絞るよ
うにしたので、負荷追従性が向上し、また過給機
の回転を上げ、過給機系の応答遅れを小さくし、
さらに給気圧力を高め、気筒に充填される空気量
を増やし、投入燃料を有効に燃焼させることがで
き、黒煙の発生も防がれる。また、ノズルピツチ
の絞り量を制限することにより、ブロワがサージ
ングを起こすのを防ぎ、内燃機関が運転不能とな
るのを未然に防ぐことができる。
第１図は本発明の基礎となる構成を示す構成
図、第２図は係数器３２の種々の実施例の入出力
特性を示すグラフ、第３図は本発明の基礎となる
他の構成を示す構成図、第４図は微分器３４の一
実施例を示すブロツク図、第５図は演算器３６の
一実施例を示すブロツク図、第６図は制御回路１
０や回転数制御回路２４に係る他の実施例を示す
ブロツク図、第７図は第６図示の実施例の動作を
説明するためのフローチヤート、第８図は本発明
の一実施例を示す構成図、第９図は圧力比と吸込
風量との特性曲線を示すグラフ、第１０図は給気
圧力と内燃機関負荷との特性曲線を示すグラフ、
第１１図は本発明の他の実施例を示すブロツク図
である。 １……過給機、７……可変ピツチノズル、９…
…駆動部、１０……制御回路、２４……回転数制
御回路、２５……回転数検出器、２６……操作レ
バー、３３，４３……減算器、３４……微分器、
３６……演算器、３７……風量計、３９……最小
開度設定器、４１……高位信号選択器、４２……
低位信号選択器。
図、第２図は係数器３２の種々の実施例の入出力
特性を示すグラフ、第３図は本発明の基礎となる
他の構成を示す構成図、第４図は微分器３４の一
実施例を示すブロツク図、第５図は演算器３６の
一実施例を示すブロツク図、第６図は制御回路１
０や回転数制御回路２４に係る他の実施例を示す
ブロツク図、第７図は第６図示の実施例の動作を
説明するためのフローチヤート、第８図は本発明
の一実施例を示す構成図、第９図は圧力比と吸込
風量との特性曲線を示すグラフ、第１０図は給気
圧力と内燃機関負荷との特性曲線を示すグラフ、
第１１図は本発明の他の実施例を示すブロツク図
である。 １……過給機、７……可変ピツチノズル、９…
…駆動部、１０……制御回路、２４……回転数制
御回路、２５……回転数検出器、２６……操作レ
バー、３３，４３……減算器、３４……微分器、
３６……演算器、３７……風量計、３９……最小
開度設定器、４１……高位信号選択器、４２……
低位信号選択器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の運転状態に基づき、可変ピツチノ
ズル付過給機のノズルピツチの基本開度を計算す
る装置と、この基本開度にノズルピツチを調節す
る装置とを有する過給機の制御装置において、 前記内燃機関の運転状態からノズルピツチの最
小開度を計算する装置と、加速時であることを検
出する手段と、その加速時検出手段からの出力に
応答して加速時のノズルピツチの減量分を計算す
る装置と、この減量分に応じて前記基本開度を補
正する装置と、減量分による補正を受けた前記基
本開度と前記最小開度のうち大きい方の開度を選
択する装置とを備えたことを特徴とする過給機の
制御装置。 ２ 内燃機関の運転状態に基づき、可変ピツチノ
ズル付過給機のノズルピツチの基本開度を計算す
る装置と、この基本開度にノズルピツチを調節す
る装置とを有する過給機の制御装置において、 前記内燃機関の運転状態からノズルピツチの最
大減量分を計算する装置と、加速時であることを
検出する手段と、その加速時検出手段からの出力
に応答して加速時のノズルピツチの減量分を計算
する装置と、この減量分に応じて前記基本開度を
補正する装置と、加速時のノズルピツチの減量分
と前記最大減量分のうち小さい方の減量分を選択
する装置とを備えたことを特徴とする過給機の制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150848A JPS6040730A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 過給機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150848A JPS6040730A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 過給機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6040730A JPS6040730A (ja) | 1985-03-04 |
| JPS6367014B2 true JPS6367014B2 (ja) | 1988-12-22 |
Family
ID=15505696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58150848A Granted JPS6040730A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 過給機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6040730A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61175239A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-06 | Mazda Motor Corp | エンジンの過給装置 |
| JPS61162554U (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-08 | ||
| DE3624248A1 (de) * | 1986-07-18 | 1988-01-28 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur ladedruckabhaengigen steuerung des turbinenleitapparates des turboladers einer brennkraftmaschine |
| JP3924510B2 (ja) * | 2002-03-29 | 2007-06-06 | 株式会社小松製作所 | 排気タービン過給機の可変ノズル開度制御装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS595773B2 (ja) * | 1980-06-02 | 1984-02-07 | 川崎重工業株式会社 | タ−ボ過給火花点火機関 |
-
1983
- 1983-08-16 JP JP58150848A patent/JPS6040730A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6040730A (ja) | 1985-03-04 |
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