KR101173535B1 - 선박용 엔진 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

선박용 엔진 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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다케시 아오키
히데노리 야마모토
아키라 미쓰후지
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미츠이 조센 시스템 기켄 가부시키가이샤
미쯔이 죠센 가부시키가이샤
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Abstract

주기관의 실 회전 속도와 퓨얼 인덱스로부터 부하 저항 계수를 구하고, 갱신되는 부하 저항 계수를 사용하여 제어 목표값을 제 1 물리량으로부터 제 2 물리량으로 변환하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.

Description

선박용 엔진 제어 시스템 및 방법{MARINE ENGINE CONTROL SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 선박용 엔진의 제어 시스템에 관한 것이며, 특히 해상(海象)에 기초하여 선박용 엔진을 제어하는 제어 시스템에 관한 것이다.
선박용 엔진의 제어에서는, 설정된 목표 회전 속도와 실 회전 속도 사이의 편차가 없어지도록 PID 제어가 이루어진다. 그러나, 거친 날씨일 경우 등에서는 프로펠러에 의한 부하 토크가 급격하게 변화되기 때문에, 통상의 기상하에서의 항행(航行)을 상정한 게인에 의한 PID 제어에서는 오버스피드에 의한 기관의 고장을 초래하는 등의 우려가 있다. 이러한 문제에 대해서는, 외란에 의한 프로펠러 회전 속도의 변동을 예측하여 PID 제어의 게인을 변경하는 구성이 제안되어 있다(특허문헌 1).
일본 공개특허공보 제(평)8-200131호
연비 향상을 위해서는 해상(海象)에 따라 거버너를 제어할 필요가 있는데, 특허문헌 1에서는 해상을 판단하고 있지 않기 때문에, 시시 각각 변화되는 해상의 변화에 엄밀하게 대응할 수는 없다. 또한, 회전 속도 제어는 해상에 따라서 반드시 연비 효율이 양호하다고는 할 수 없다.
본 발명은 새롭게 센서를 설치하지 않고 해상의 변화를 판단하여, 해상에 따라 거버너를 제어함으로써 보다 연비의 향상을 도모하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 선박용 엔진 제어 시스템은 주기관의 실 회전 속도와 퓨얼 인덱스(Fuel Index)로부터 부하 저항 계수를 구하고, 갱신되는 부하 저항 계수를 사용하여 제어 목표값을 제 1 물리량으로부터 제 2 물리량으로 변환하는 것을 특징으로 하고 있다.
바람직하게는, 부하 저항 계수의 소정 시간에 걸친 평균값이 변환에 사용된다. 또한, 예를 들면, 제 1 물리량은 주기관의 회전 속도이며, 제 2 물리량은 주기관의 출력이다. 또한, 제 2 물리량은 퓨얼 인덱스라도 좋다. 또한, 선박용 엔진 제어 시스템이 복수의 제어 모드를 구비하고, 제 2 물리량은 제어 모드의 전환에 있어서 주기관의 출력과 퓨얼 인덱스 사이에서 전환되는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 선박용 엔진 제어 시스템은 부하 저항 계수로부터 도출되는 물리량을 파라미터로 하여 제어 모드를 전환한다. 물리량에는, 예를 들면, 부하 저항 계수의 변동 주기 또는 변동의 실효값의 적어도 한쪽이 포함된다. 또한 제어 모드의 전환은, 예를 들면, 제어 목표값의 전환에 대응하거나, 또는 PID 연산의 비례항, 적분항의 감도의 변경에 대응해도 좋다.
본 발명의 선박은 상기 어느 하나의 선박용 엔진 제어 시스템을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 선박용 엔진 제어 방법은 주기관의 회전 속도와 퓨얼 인덱스로부터 부하 저항 계수를 구하고, 갱신되는 부하 저항 계수를 사용하여 제어 목표값을 제 1 물리량으로부터 제 2 물리량으로 변환하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 새롭게 센서를 설치하지 않고 해상의 변화를 판단하여, 해상에 따라 거버너를 제어함으로써 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태의 선박용 엔진 제어 시스템의 제어 블록도이다.
도 2는 부하 저항 계수(R)와, 실 회전 속도(Ne), 퓨얼 인덱스(FIe)의 구체적인 시계열 변화를 도시하는 그래프이다.
도 3은 퓨얼 인덱스 제어, 출력 제어, 회전 속도 제어에 있어서의 동적 특징을 도시하는 그래프이다.
도 4는 제 2 실시형태에서 사용되는 제어맵의 예이다.
도 5는 도 2c에 도시되는 부하 저항 계수(R)의 변동 성분(Rv)과, 그 실효값(Re)의 시계열 변화, 부하 저항 계수(R)의 변동 주기를 도시하는 그래프이다.
도 6은 제 3 실시형태에서 사용되는 제어맵의 예이다.
도 7은 제 3 실시형태의 선박용 엔진 제어 시스템의 제어 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태인 선박용 엔진 제어 시스템의 구성을 도시하는 제어 블록도이다.
제 1 실시형태의 선박용 엔진 제어 시스템(10)은, 예를 들면, 3개의 제어 모드를 구비하고, 각 제어 모드는 해상의 상태 등에 따라 택일적으로 선택 가능하다. 제 1 제어 모드는 주기관(13)의 실 회전 속도(회전수)(Ne)를 목표 회전 속도(회전수)(No)로 유지하는 회전 속도 제어이다. 제 2 제어 모드는 주기관(13)의 출력(Pe)을 목표값(Po)으로 유지하는 출력 제어이다. 또한, 제 3 제어 모드는 연료 분사량, 즉, 그 지표인 퓨얼 인덱스(FIe)를 목표값(FIo)으로 유지하는 퓨얼 인덱스 제어이다.
선박용 엔진 제어 시스템(10)에서는 조종자는 어느 제어 모드에 있어서도 회전 속도(No)를 제어 지령으로서 준다. 즉, 본 실시형태의 거버너 제어에서는, 조종자는 회전 속도만을 제어 대상으로서 인식하면 된다.
제 1 제어 모드(회전 속도 제어)에서는 제어 지령으로서 주어진 목표 회전 속도(No)와, 피드백되는 실 회전 속도(Ne) 사이의 편차가 컨트롤러(11)에 입력된다. 컨트롤러(11)로부터의 출력은 전환 스위치(22)를 개재하여 액추에이터(15)로 보내지고, 액추에이터(15)는 컨트롤러(11)로부터의 출력에 대응한 연료 분사량(퓨얼 인덱스(FIe))의 연료를 주기관(13)에 공급한다.
또한, 전환 스위치(22)는 제 1 내지 제 3 제어 모드간의 전환을 행하는 스위치이며, 제 1 제어 모드 선택시에는 회전 속도 제어용의 컨트롤러(11)와 액추에이터(15)를 접속한다.
제 2 제어 모드(출력 제어)에서는 제어 지령으로서 주어진 목표 회전 속도(No)가 회전 속도/출력 변환 블록(16)에 있어서 목표 출력(Po)으로 변환된다(후술). 출력 제어에서는 주기관(13)의 현재의 출력(Pe)이 피드백되어 목표 출력(Po)과의 편차가 컨트롤러(17)에 입력된다. 제 2 제어 모드에 있어서, 전환 스위치(22)는 컨트롤러(17)와 액추에이터(15)를 접속하고, 컨트롤러(17)로부터의 출력은 전환 스위치(22)를 개재하여 액추에이터(15)로 보내진다. 액추에이터(15)는 컨트롤러(17)로부터의 출력에 대응한 연료 분사(퓨얼 인덱스(FIe)에 대응)를 주기관(13)에 행한다.
또한, 피드백되는 현재의 출력(Pe)은, 출력 산출 블록(19)에 있어서, 주기관(13)의 실 회전 속도(Ne)와 실제의 연료 분사량에 대응하는 퓨얼 인덱스(FIe)로부터 산출된다(후술).
또한, 회전 속도/출력 변환 블록(16)에 있어서의 변환은 후술하는 부하 저항 계수(R)의 평균값(Rav)에 기초하여 변환되는 것으로, 부하 저항 계수(R) 및 그 평균값(Rav)은 부하 저항 계수 산출 블록(24)에 있어서 후술하는 바와 같이 실 퓨얼 인덱스(FIe)와 실 회전 속도(Ne)로부터 산출된다.
제 3 제어 모드(퓨얼 인덱스 제어)에서는 제어 지령으로서 주어진 목표 회전 속도(No)가 회전 속도/퓨얼 인덱스 변환 블록(12)에 있어서 목표 퓨얼 인덱스(FIo)로 변환된다. 또한, 이 변환에 있어서도, 부하 저항 계수 산출 블록(24)에 있어서 산출되는 부하 저항 계수(R)의 평균값(Rav)이 사용된다.
퓨얼 인덱스 제어에서는 실제 연료 분사량에 대응하는 퓨얼 인덱스(FIe)가 피드백되어, 목표 퓨얼 인덱스(FIo)와의 편차가 컨트롤러(14)에 입력된다. 제 3 제어 모드에 있어서, 전환 스위치(22)는 컨트롤러(14)와 액추에이터(15)를 접속하고, 컨트롤러(14)로부터의 출력은 전환 스위치(22)를 개재하여 액추에이터(15)로 보내진다. 액추에이터(15)는 컨트롤러(14)로부터의 출력에 대응한 연료 분사(퓨얼 인덱스(FIe)에 대응)를 주기관(13)에 행한다.
이상과 같이, 제 1 실시형태의 선박용 엔진 제어 시스템(10)에서는, 전환 스위치(22)의 전환에 의해, 제어 모드를 회전 속도 제어, 출력 제어, 퓨얼 인덱스 제어 사이에서 전환할 수 있어 해상에 맞추어 거버너를 제어하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 회전 속도/출력 변환 블록(16), 회전 속도/퓨얼 인덱스 변환 블록(12)에 있어서의 제어 목표값의 변환식, 및 출력 산출 블록(19)에 있어서의 출력 산출식에 관해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 회전 속도(N), 출력(P), 토크(T), 퓨얼 인덱스(FI)를 주기관(13)의 연속 최대 정격(MCR)일 때에 100%가 되는 백분률[%]로 나타낸다.
프로펠러 법칙에 의하면, 출력(P)[%]은 회전 속도(N)[%]의 3제곱에 비례하며, 수학식 1로 표시된다.
Figure 112012016214191-pct00001
여기에서 R은 상기한 해상에 의존하는 계수[%]이며, 본 명세서에서는 부하 저항 계수라고 부른다. 또한, R[%]은 평수 상태(바람과 파도가 없는 온화한 상태)를 항행 중에 100%가 된다.
한편, 토크(T)[%], 출력(P)[%], 회전 속도(N)[%] 사이에는 수학식 2의 관계가 있기 때문에, 토크(T)는 부하 저항 계수(R)를 사용하면 수학식 3으로 표시된다.
Figure 112012016214191-pct00002
Figure 112012016214191-pct00003
또한, 거버너 제어에 있어서 퓨얼 인덱스(FI)[%]는 토크(T)[%]와 동일하다(FI=T)고 간주할 수 있기 때문에 수학식 3으로부터 수학식 4가 얻어진다.
Figure 112012016214191-pct00004
따라서, 부하 저항 계수(R)가 결정되면, 회전 속도/출력 변환 블록(16)에서는 수학식 1에 기초하여 회전 속도(N)로부터 출력(P)이 구해지고, 회전 속도/퓨얼 인덱스 변환 블록(12)에서는 수학식 4에 기초하여 퓨얼 인덱스(FI)가 구해진다.
또한, 수학식 4로부터, 현재의 부하 저항 계수(R)의 값은 실 퓨얼 인덱스(FIe)[%]와 실 회전 속도(Ne)[%]로부터 수학식 5로서 구할 수 있다.
Figure 112012016214191-pct00005
즉, 수학식 4의 부하 저항 계수(R)는 해상에 따라 시시 각각 변화되지만, 그 값은 수학식 5로부터 구해진다. 따라서, 본 실시형태의 회전 속도/출력 변환 블록(16), 및 회전 속도/퓨얼 인덱스 변환 블록(12)에서는 수학식 5를 사용하여 산출되는 부하 저항 계수(R)의 소정 시간(예를 들면, 몇십분부터 몇시간 정도, 바람직하게는 1시간 정도)(T)의 평균값(Rav)=[∫FIe/(Ne/100)2·dt]/T를, 소정 시간(T)마다 수학식 1, 수학식 4에서 사용되는 부하 저항 계수(R)의 값으로서 갱신·설정한다.
즉, 회전 속도/출력 변환 블록(16)에서는 변환식으로서 수학식 6이 사용되고, 회전 속도/퓨얼 인덱스 변환 블록(12)에서는 변환식으로서 수학식 7이 사용된다.
Figure 112012016214191-pct00006
Figure 112012016214191-pct00007
또한, 출력 산출 블록(19)에 있어서 산출되는 출력(Pe)의 값은 수학식 1, 수학식 5로부터 수학식 8로서 구해진다.
Figure 112012016214191-pct00008
도 2에 부하 저항 계수(R)와, 실 회전 속도(Ne), 퓨얼 인덱스(FIe)의 구체적인 시계열 변화를 모식적으로 도시한다. 또한, 도 2a는 회전 속도(Ne)[%], 도 2b는 퓨얼 인덱스(FIe)[%]의 계측값, 도 2c는 수학식 5에 도 2a, 도 2b에 도시되는 실 회전 속도(Ne), 퓨얼 인덱스(FIe)를 대입하여 산출되는 부하 저항 계수(R)[%]의 산출값의 시계열 변화를 나타낸 것으로, 가로축은 시간[초]이다.
도 2a에 도시되는 바와 같이, 실 회전 속도(Ne)는 회전 속도(회전수)를 일정하게 하는 회전 속도 제어에 있어서도, 파랑의 영향에 의해, 설정된 목표값을 중심으로 변동하고, 변동의 주기는 선체가 받는 파도의 주기에 상관한다. 한편, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 퓨얼 인덱스(연료 분사량)(FIe)에는, 회전 속도 변동에 상관하는 변동 이외에, 회전 속도 변동의 주기에 비해 오더가 훨씬 큰 트렌드가 존재한다. 그리고, 수학식 5, R=FIe/(Ne/100)2에 의해 산출되는 부하 저항 계수(R)는 도 2a, 도 2b 각각의 변동의 영향을 받고, 도 2c에 도시하는 바와 같이 변동된다.
다음에, 도 3에 회전 속도 제어, 출력 제어, 퓨얼 인덱스 제어의 각 제어 모드에 있어서의 주기관의 회전 속도[%]의 변동(도 3a), 퓨얼 인덱스값의 변동(도 3b), 출력 변동(도 3c), 부하 저항 계수의 변동(도 3d)의 대표예를 도시한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 퓨얼 인덱스 제어는, 예를 들면, 도 3d에 도시하는 바와 같이, 부하 저항 계수(R)의 변동이 작고, 주기도 짧은 주기관의 응답 지연이 발생하는 경우에 선택된다. 퓨얼 인덱스 제어에서는, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 퓨얼 인덱스가 일정하게 유지되지만, 도 3a, 도 3c에 도시되는 회전 속도나 출력은 짧은 주기로 약간 변동된다.
출력 제어는, 도 3d에 도시하는 바와 같이, 부하 저항 계수(R)의 변동이 중정도이며, 주기도 어느 정도 길어 주기관이 충분히 추종할 수 있는 상황에서 선택된다. 주기관의 출력은, 상기한 출력 제어에 의해, 도 3c에 도시하는 바와 같이 대략 일정하게 유지되어 주기관은 안정적으로 운전된다. 이 때 회전 속도(도 3a)나 퓨얼 인덱스(도 3b)는, 부하 저항 계수(R)와 대략 동일한 주기로, 중정도 크기로 변동된다.
또한, 회전 속도 제어는, 예를 들면, 극도로 거칠어진 파랑 중이나 하버 존에서 사용되며, 예를 들면 레이싱에 의한 주기관의 과회전 등이 방지된다. 예를 들면, 레이싱 발생시, 도 3d에 도시하는 바와 같이, 부하 저항 계수(R)는 돌연 극도로 그 값이 작아진다. 이 때, 회전 속도는 급격하게 상승하기 시작하기 때문에, 회전 속도를 일정하게 유지하도록, 퓨얼 인덱스가 대폭 저하되고(도 3b), 주기관의 출력이 크게 저하된다(도 3c). 이것에 의해, 회전 속도의 과도한 상승이 방지된다.
이상과 같이, 제 1 실시형태에서는 해상 등에 따라, 적절한 물리량을 제어 목표값으로 설정하여 거버너를 제어하는 것이 가능해져 연비를 향상시킬 수 있다. 또한, 목표 회전 속도(No)를 주면, 그 값 및 그 때의 해상에 적합한 출력 제어 목표값(Po)이나 퓨얼 인덱스 제어 목표값(FIo)이 얻어지기 때문에, 연비를 더욱 개선할 수 있다.
다음에, 도 4, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시형태의 선박용 엔진 제어 시스템에 관해서 설명한다. 제 2 실시형태의 선박용 엔진 제어 시스템의 구성은 대략 제 1 실시형태의 선박용 엔진 제어 시스템과 같지만, 제 2 실시형태에서는 제 1 내지 제 3 제어 모드의 전환을 부하 저항 계수(R)의 변동 주기와 부하 저항 계수(R)의 변동 실효값을 파라미터로 하여 행한다.
도 4는 부하 저항 계수(R)의 변동 주기와 실효값에 기초하여 제 1 내지 제 3 제어 모드를 전환하는 제어맵의 일례를 도시한다. 즉, 도 4에 있어서, 가로축은 부하 저항 계수(R)의 변동 주기, 세로축은 부하 저항 계수(R)의 변동 실효값에 대응한다.
일반적으로 부하 저항 계수(R)의 변동 주기의 장단(長短)은 파랑 변동에 대한 주기관의 추종성에 정(正)상관하고, 변동의 실효값의 대소는 파랑의 영향의 대소에 정상관하는 동시에 노이즈의 영향의 대소에 역(逆)상관한다. 따라서, 본 실시형태에서는 변동 주기가 짧고 주기관의 응답성이 낮은 경우나, 변동의 실효값이 작고, 파랑의 영향은 작지만 노이즈의 영향이 큰 경우에는, 퓨얼 인덱스 제어를 행하여 연료 분사량을 고정시켜 쓸데 없는 연료 분사를 억제한다(퓨얼 인덱스 제어 모드).
반대로 변동 주기가 길고, 충분한 추종성이 얻어지는 경우나, 변동의 실효값이 크고, 레이싱이 일어나는 것과 같은 파랑의 영향이 큰 경우에는, 회전 속도 제어를 행하여 주기관(프로펠러) 회전 속도를 일정하게 유지한다(회전 속도 제어 모드). 그리고, 이들 2개의 운전 모드의 중간 영역에서는 출력 제어를 행하여 주기관의 출력을 일정하게 유지한다(출력 제어 모드).
즉, 제 2 실시형태에서는 부하 저항 계수 산출 블록(24)(도 1)에 있어서 산출되는 부하 저항 계수(R)에 기초하여, 또한 부하 저항 계수(R)의 변동 주기와 부하 저항 계수(R)의 변동 실효값이 산출되고, 도 4의 제어맵을 참조하여, 대응하는 영역의 제어 모드가 선택되고, 전환 스위치(22)(도 1)의 전환이 이루어진다.
여기에서 도 5a에 도 2c에 도시되는 부하 저항 계수(R)[%]의 변동 성분(Rv)[%]의 시계열 변화와 Rv의 실효값(Re)[%]의 시계열 변화를 그래프로 나타낸다. 또한, 도 5a에 있어서의 변동 성분(Rv)은 도 2c의 부하 저항 계수(R)로부터 트렌드를 제거한 것에 대응한다. 또한, 도 5b에 도 5a의 변동 성분(Rv)[%]의 상승에 있어서 0[%]을 가로지르는 시점에서부터 다음 상승에 있어서 0[%]을 가로지르는 시점까지 걸리는 시간을 플롯한 것을 그래프로 나타내고, 본 실시형태에서는 이 값을 부하 저항 계수(R)의 변동 주기로서 사용한다.
이상과 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태와 대략 같은 효과가 얻어지는 동시에, 부하 저항 계수의 변동 주기, 변동의 실효값 등의 부하 저항 계수로부터 도출되는 물리량으로부터 현재의 해상을 판단하여 제어 목표값이 상이한 복수의 제어 모드로부터 적절한 제어 모드를 선택할 수 있다.
다음에, 도 6, 도 7을 참조하여, 제 3 실시형태에 관해서 설명한다. 제 3 실시형태는, 제 2 실시형태와 같이, 부하 저항 계수(R)의 변동 주기와 변동의 실효값을 파라미터로 하여 거버너의 제어 모드를 전환한다. 제 2 실시형태의 제어 모드의 전환에서는 제어 목표값을 회전 속도, 출력, 퓨얼 인덱스로 변경했지만, 제 3 실시형태에서는 제어 목표값은 변경하지 않고, 제어 파라미터를 맵의 각 영역에 대응하여 변경한다.
제 3 실시형태의 선박용 엔진 제어 시스템에서는, 예를 들면, 회전 속도 제어가 거버너 제어에 사용되고, 제 2 실시형태의 제어맵(도 4)에 나타내는 회전 속도 제어, 출력 제어, 퓨얼 인덱스 제어의 각 영역에 대응하는 영역에서, 각각, 도 6의 제어맵에 도시하는 바와 같이, 민감 제어, 중용 제어, 완만 제어가 선택된다.
도 7에 제 3 실시형태의 회전 속도 제어의 제어 블록도를 도시한다. 또한 제 1, 제 2 실시형태와 같은 구성에 관해서는 동일한 참조 부호를 사용하여 그 설명을 생략한다. 제 3 실시형태의 회전 속도 제어에서는 목표 회전 속도(No)와 실 회전 속도(Ne)의 편차가 컨트롤러(25)에 입력된다. 컨트롤러(25)로부터의 출력은 액추에이터(15)에 입력되고, 주기관(13)으로는 컨트롤러(25)로부터의 출력에 대응하는 연료 분사량(퓨얼 인덱스(FIe))이 공급된다.
컨트롤러(25)는, 예를 들면, PID 제어 블록을 포함하고, 각 항의 게인의 설정은 제어 모드 전환 블록(26)으로부터의 지령에 기초하여 변경된다. 제어 모드 전환 블록(26)에는 실 퓨얼 인덱스(FI)와 실 회전수(Ne)가 입력되고, 제 1 실시형태의 부하 저항 계수 산출 블록(24)과 같이, 부하 저항 계수(R)가 산출되는 동시에, 그 변동 주기 및 변동의 실효값이 산출되고, 도 6의 제어맵이 참조된다. 그리고 제어 모드 전환 블록(26)은, 컨트롤러(25)의 PID 제어 블록에 대해, 제어맵에 기초하여 선택되는 제어 모드의 게인을 설정한다.
표 1에 제 3 실시형태의 각 제어 모드에 있어서의 PID 연산에서의 각 항의 감도의 상대적인 관계를 기재하고, 이들은 각 항의 게인의 설정을 변경함으로써 변경된다.
Figure 112012016214191-pct00009
또한, 도 6에서는 3개의 영역으로 제어 모드를 나누었지만, 2개의 제어 모드만으로 나누는 구성이라도 좋고, 이 경우에는, 예를 들면 민감 제어와 완만 제어로 나누어지며, 양 모드에 있어서의 PID 연산에서의 비례항, 적분항의 감도의 상대적인 관계는 표 2에 기재된다.
Figure 112012016214191-pct00010
또한, 이러한 경우에는, PI 제어만이라도 상관없다.
이상과 같이, 제 3 실시형태에 있어서도 제 2 실시형태와 대략 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 회전 속도 제어를 예로 들어 설명했지만, 출력 제어나 퓨얼 인덱스 제어에 본 실시형태를 적용할 수도 있다.
또한, 제 1 내지 제 3 실시형태는 정합이 이루어지는 범위에 있어서 각각 조합하여 적용하는 것도 가능하다.
또한, 각 실시형태에 있어서, 산출되는 부하 저항 계수, 그 변동 주기, 변동의 실효값 중 어느 하나 또는 부하 저항 계수로부터 도출되는 물리량의 2 이상을 조타실이나 기관실 등에 표시하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 제 2, 제 3 실시형태에 있어서, 제어 모드의 전환을 부하 저항 계수의 변동 주기, 변동의 실효값 중 어느 한쪽만, 또는 부하 저항 계수로부터 도출되는 다른 물리량과 조합하여 규정하는 것도 가능하다. 또한, 변동 주기 대신에 변동 주파수를 사용하는 것도 가능하다. 또한 본 실시형태에서는 조종자는 제어 지령으로서 회전 속도를 설정했지만, 퓨얼 인덱스, 출력, 선속(船速)이나 다른 물리량을 제어 지령으로서 설정하는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 제어 방법에 관해서는 PID 제어로 한정하지 않고, 현대 제어 이론, 적용 제어, 학습 제어 등에도 적용 가능하다. 예를 들면, 제 3 실시형태의 경우, 부하 저항 계수로부터 도출되는 물리량에 기초하여 PI 연산이나 PID 연산의 감도를 변경하여 제어 모드를 전환했지만, 예를 들면, 현대 제어 이론, 적용 제어, 학습 제어 등에서는, 부하 저항 계수로부터 도출되는 물리량에 기초하여 각각의 제어에 있어서의 제어 파라미터의 값을 변경하여 제어 모드를 전환해도 좋다.
10, 20 : 선박용 엔진 제어 시스템
11, 14, 17, 25 : 컨트롤러
12 : 회전 속도/퓨얼 인덱스 변환 블록
13 : 주기관
15 : 액추에이터
16 : 회전 속도/출력값 변환 블록
19 : 출력 산출 블록
22 : 전환 스위치
24 : 부하 저항 계수 산출 블록
26 : 제어 모드 전환 블록

Claims (12)

  1. 퓨얼 인덱스(fuel index)에 비례함과 동시에 주기관의 실회전속도(actual revolving speed)의 제곱에 반비례하는 부하 저항 계수를 구하고, 갱신되는 상기 부하 저항 계수를 사용하여 제어 목표값을 제 1 물리량으로부터 제 2 물리량으로 변환하고, 상기 제 1 물리량 및 제 2 물리량이 상기 주기관의 회전 속도, 상기 주기관의 출력, 상기 퓨얼 인덱스 중 어느 2개의 물리량인 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부하 저항 계수의 소정 시간에 걸친 평균값을 상기 변환에 사용하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 물리량이 상기 주기관의 회전 속도인 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 물리량이 상기 주기관의 출력인 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 물리량이 퓨얼 인덱스인 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서, 복수의 제어 모드를 구비하고, 상기 제 2 물리량이 상기 제어 모드의 전환에 있어서 상기 주기관의 출력과 퓨얼 인덱스 사이에서 전환되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 부하 저항 계수로부터 도출되는 물리량을 파라미터로 하여 제어 모드의 전환을 행하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 물리량에 상기 부하 저항 계수의 변동 주기 또는 상기 변동의 실효값의 적어도 한쪽이 포함되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제어 모드의 전환이 제어 목표값의 전환에 대응하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어 모드의 전환이 PID 연산의 비례항, 적분항의 감도(感度)의 변경에 대응하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 선박용 엔진 제어 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 선박.
  12. 퓨얼 인덱스에 비례함과 동시에 주기관의 실회전속도의 제곱에 반비례하는 부하 저항 계수를 구하고, 갱신되는 상기 부하 저항 계수를 사용하여 제어 목표값을 제 1 물리량으로부터 제 2 물리량으로 변환하고, 상기 제 1 물리량 및 제 2 물리량이 상기 주기관의 회전 속도, 상기 주기관의 출력, 상기 퓨얼 인덱스 중 어느 2개의 물리량인 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 제어 방법.
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