KR20120034711A - Apparatus for calculating number of revolutions of engine and governor control system - Google Patents

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아키라 미츠후지
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미쯔이 죠센 가부시키가이샤
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Abstract

기관 회전수 산출 장치로서, 내연 기관의 1사이클의 회전에 대응하여 복수의 펄스 신호를 검출하는 펄스 검출 수단과, 펄스 신호로부터 기관 회전수를 산출하는 회전수 산출 수단을 구비하고, 기관 회전수를 내연 기관의 맥동 주기를 단위로 하는 이동 평균으로서 산출한다. An engine speed calculating device comprising: pulse detecting means for detecting a plurality of pulse signals corresponding to rotation of one cycle of an internal combustion engine, and rotation speed calculating means for calculating engine speed from the pulse signal, It calculates as a moving average based on the pulsation period of an internal combustion engine.

Description

기관 회전수 산출 장치 및 거버너 제어 시스템{APPARATUS FOR CALCULATING NUMBER OF REVOLUTIONS OF ENGINE AND GOVERNOR CONTROL SYSTEM}Engine speed calculating device and governor control system {APPARATUS FOR CALCULATING NUMBER OF REVOLUTIONS OF ENGINE AND GOVERNOR CONTROL SYSTEM}

본 발명은 내연 기관의 거버너 제어에 관한 것이고, 특히 기관 회전수를 산출하기 위한 회전수 산출 장치에 관한 것이다. The present invention relates to governor control of an internal combustion engine, and more particularly, to a rotation speed calculating device for calculating engine speed.

예를 들면, 선박용 기관의 거버너 제어에서는 터닝 기어 근처에 배치된 센서에 의해 기관의 실제 회전수가 검출되며, 설정된 목표 회전수와 실제 회전수의 차이가 없어지도록 연료 분사량이 제어된다. 그러나, 내연 기관의 회전 출력에는 연소 행정의 폭발에 기인하는 맥동이 포함되기 때문에, 기관 회전수를 모니터하는 거버너 제어에서는 이러한 맥동에 기초하는 불필요한 조정이 행해질 가능성이 있다. 이와 같은 경우, 연료 분사량이 불안정하게 되어 제어성, 조작성이 악화된다. 또한, 기관이 캠식 연료 분사 시스템을 채용하고 있는 경우에는, 불필요한 조정에 의해 거버너 액추에이터로부터 연료 펌프에 이르는 기구의 마모를 앞당기게 된다. 이와 같은 문제에 대해, 검출된 실제 회전수를 맥동 주기로 샘플 홀드하여 피드백함으로써, 거버너 제어에서 기관의 맥동의 영향을 제거하는 방법이 공지되어 있다(특허문헌 1). For example, in the governor control of a marine engine, the actual rotation speed of an engine is detected by the sensor arrange | positioned near a turning gear, and the fuel injection amount is controlled so that the difference of a set target rotation speed and an actual rotation speed may be eliminated. However, since the pulsation resulting from the explosion of a combustion stroke is included in the rotational output of an internal combustion engine, there exists a possibility that unnecessary adjustment based on such a pulsation may be performed in governor control which monitors engine rotation speed. In such a case, the fuel injection amount becomes unstable and the controllability and operability deteriorate. In addition, when the engine employs a cam type fuel injection system, unnecessary adjustments lead to abrasion of the mechanism from the governor actuator to the fuel pump. With respect to such a problem, a method is known in which the effect of the pulsation of the engine is eliminated by governor control by sample-holding and feeding back the detected actual rotation speed in the pulsation period (Patent Document 1).

특허문헌 1 : 일본 특허 공보 제(평)3-24581호Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. 3 (245)

한편, 오늘날에는 예를 들면 대형 선박용 기관에 있어서도 연비 개선을 위한 요청이 높아지고 있으며, 파랑 중의 프로펠러 부하 변동(예를 들면, 10초 주기보다도 짧은 주기의 변동) 등을 고려한 거버너 제어가 요구되고 있다. 그러나, 특허문헌 1과 같이 회전수를 기관의 맥동 주기로 샘플 홀드하여 피드백하면, 파랑에 의한 부하 변동에 추종하는 것이 곤란하게 된다. On the other hand, there is a high demand for improving fuel economy even in large marine engines, for example, and governor control considering the propeller load fluctuations in the waves (for example, fluctuations shorter than the 10-second period) is required. However, if the rotation speed is sampled and fed back at the pulsation period of the engine as in Patent Document 1, it becomes difficult to follow the load variation caused by the blue wave.

본 발명은 부하 변동에 의한 회전수 변동을 유지하면서도 간략한 구성으로 기관의 맥동의 영향이 제거된 회전수를 산출하는 것을 목적으로 하고 있다.An object of the present invention is to calculate the rotational speed at which the influence of the pulsation of the engine is eliminated with a simple configuration while maintaining the rotational speed variation by the load variation.

본 발명의 기관 회전수 산출 장치는 내연 기관의 1사이클 회전에 대응하여 복수의 펄스 신호를 검출하는 펄스 검출 수단과, 펄스 신호로부터 기관 회전수를 산출하는 회전수 산출 수단을 구비하고, 기관 회전수가 내연 기관의 맥동 주기를 단위로 하는 이동 평균으로서 산출되는 것을 특징으로 하고 있다. The engine speed calculating device of this invention is equipped with the pulse detection means which detects a some pulse signal corresponding to 1 cycle rotation of an internal combustion engine, and the rotation speed calculation means which calculates an engine speed from a pulse signal, It is calculated as a moving average based on the pulsation period of the internal combustion engine.

회전수 산출 수단은 인접하는 펄스간의 시간 간격(Ti)을 맥동 주기에 대응하는 소정의 수분 동안 연속하여 적산함으로써 맥동 주기를 구한다. Successive calculating means is rotated for a predetermined amount of water corresponding to a pulse wave cycle the time interval (T i) between the adjoining pulses to calculate the pulse wave period by integration.

1사이클의 회전에 있어서 검출되는 펄스 신호의 수(N)를 내연 기관의 실린더 수(Z)로 할 때, 소정의 수가 N/Z에 대응한다. N/Z의 정수부를 Q로 할 때, 맥동 주기는 Q개 또는 Q+1개의 시간 간격(Ti)의 적산을 사용하여 산출된다. When the number N of pulse signals detected in one cycle of rotation is the cylinder number Z of the internal combustion engine, the predetermined number corresponds to N / Z. When in the integer part of N / Z Q, pulse wave period is calculated using the integration of the Q or Q + 1 of the time interval (T i).

N/Z의 소수부를 D로 할 때, 시간 간격(Ti)의 적산에 있어서 상기 소수부(D)에 대응하는 수정을 행하여 맥동 주기를 산출한다. 소수부(D)에 대응하는 수정값은 적산되는 시간 간격(Ti) 중 가장 과거의 시간 간격을 사용하여 산출된다. 수정은 적산되는 시간 간격(Ti) 중 더 최신의 시간 간격을 사용하여 산출된다. When the fractional part of N / Z as D, in the integration of the time interval (T i) performing a modification corresponding to the fractional part of (D) to calculate a pulse wave period. The correction value corresponding to the fractional part D is calculated using the time interval of the past of the time interval T i integrated. The correction is calculated using the newer time interval of the time intervals T i accumulated.

본 발명의 거버너 제어 시스템은 상기 기관 회전수 산출 장치를 사용한 것을 특징으로 한다. The governor control system of this invention used the said engine speed calculating apparatus, It is characterized by the above-mentioned.

또한, 본 발명의 기관 회전수 산출 방법은 내연 기관의 1사이클의 회전에 대응하여 복수의 펄스 신호를 검출하고, 펄스 신호로부터 기관 회전수를 산출하고, 기관 회전수가 내연 기관의 맥동 주기를 단위로 하는 이동 평균으로서 산출되는 것을 특징으로 한다. In addition, the engine speed calculation method of the present invention detects a plurality of pulse signals corresponding to the rotation of one cycle of the internal combustion engine, calculates the engine speed from the pulse signal, and the engine speed is based on the pulsation period of the internal combustion engine. It is characterized by calculating as a moving average.

또한 본 발명의 선박은 선체와, 선체에 탑재되는 내연 기관과, 내연 기관의 기관 회전수를 산출하는 기관 회전수 산출 장치를 구비하고, 기관 회전수 산출 장치가 내연 기관의 1사이클의 회전에 대응하여 복수의 펄스 신호를 검출하는 펄스 검출 수단과, 펄스 신호로부터 기관 회전수를 산출하는 회전수 산출 수단을 구비하고, 기관 회전수가 내연 기관의 맥동 주기를 단위로 하는 이동 평균으로서 산출되는 것을 특징으로 한다.Moreover, the ship of this invention is equipped with a hull, the internal combustion engine mounted in ship body, and the engine speed calculating apparatus which calculates the engine speed of an internal combustion engine, and an engine speed calculating apparatus respond | corresponds to rotation of one cycle of an internal combustion engine. And a pulse detecting means for detecting a plurality of pulse signals, and a rotation speed calculating means for calculating the engine speed from the pulse signal, wherein the engine speed is calculated as a moving average based on the pulsation period of the internal combustion engine. do.

본 발명에 의하면, 부하 변동에 의한 회전수 변동을 유지하면서도 간략한 구성으로 기관의 맥동의 영향이 제거된 회전수를 산출할 수 있다. According to the present invention, it is possible to calculate the rotation speed from which the influence of the pulsation of the engine is removed with a simple configuration while maintaining the rotation speed variation due to the load variation.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 선박용 기관의 거버너 제어 시스템 전체의 구성을 도시하는 블록선도.
도 2는 각 실린더의 피스톤 위치, 폭발의 타이밍과, 기관 회전수(각속도)의 변동, 및 펄스 신호의 관계를 도시하는 도면.
도 3은 N=46, Z=6일 때의 수학식 1의 내용을 모식적으로 도시하는 도면. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows the structure of the whole governor control system of the marine engine which is one Embodiment of this invention.
Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the piston position of each cylinder, the timing of the explosion, the variation of the engine speed (angular velocity), and the pulse signal;
FIG. 3 is a diagram schematically showing the contents of Equation 1 when N = 46 and Z = 6. FIG.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서 첨부 도면을 참조하여 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to an accompanying drawing.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 선박용 기관의 거버너 제어 시스템 전체의 구성을 도시한 블록선도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which shows the structure of the whole governor control system of the marine engine which is one Embodiment of this invention.

거버너 제어 시스템은 주기(主機)인 내연 기관(11)의 속도를 조절하는 것으로, 설정된 기관 회전수를 입력으로 하여 내연 기관(11)의 각 실린더로의 연료 분사를 조정하여 실측된 기관 회전수를 피드백함으로써, 기관 회전수가 설정값으로 유지된다. The governor control system adjusts the speed of the internal combustion engine 11, which is a main machine, and adjusts the fuel injection to each cylinder of the internal combustion engine 11 by inputting the set engine speed, thereby adjusting the actual engine speed measured. By feedback, the engine speed is kept at the set value.

즉, 목표 회전수는 회전수 설정부(12)에서 설정되고, PID 제어부(13)로 입력된다. PID 제어부(13)로부터는 거버너 지령이 연료 펌프(14)로 출력되고, 연료 펌프(14)는 거버너 지령에 기초하는 분사량의 연료를 내연 기관(11)의 각 실린더로 공급한다. 내연 기관(11)의 주축(15)에는 터닝 기어(16) 및 프로펠러(17)가 장착되며, 터닝 기어(16)의 주연부 근방에는, 근접하여, 근접 스위치나 자기 픽업 센서 등의 펄스 발생 장치(18)가 배치된다. That is, the target rotation speed is set by the rotation speed setting unit 12 and input to the PID control unit 13. The governor instruction | command is output from the PID control part 13 to the fuel pump 14, and the fuel pump 14 supplies the fuel of the injection amount based on a governor instruction | command to each cylinder of the internal combustion engine 11. A turning gear 16 and a propeller 17 are mounted to the main shaft 15 of the internal combustion engine 11, and near a peripheral edge of the turning gear 16, a pulse generating device such as a proximity switch or a magnetic pickup sensor ( 18) is arranged.

펄스 발생 장치(18)는 터닝 기어(16)의 회전에 따라서 펄스 신호를 생성하는 장치이며, 예를 들면 터닝 기어(16)의 치선(齒先)부나 홈부를 검출하여, 기관 회전 속도에 비례한 펄스 신호를 발생시킨다. 펄스 발생 장치(18)로부터의 펄스 신호는 회전수 연산부(19)로 보내지고, 후술하는 회전수 산출 처리가 가해져 현재의 기관 회전수가 실제 회전수로서 산출된다. 회전수 연산부(19)에서 산출된 실제 회전수는 PID 제어부(13)의 입력측으로 피드백되며, 목표 회전수와의 차이가 PID 제어부(13)로 입력된다. The pulse generator 18 is a device for generating a pulse signal according to the rotation of the turning gear 16. For example, the pulse generating device 18 detects the tooth line or the groove of the turning gear 16, and is proportional to the engine rotational speed. Generate a pulse signal. The pulse signal from the pulse generating apparatus 18 is sent to the rotation speed calculating part 19, the rotation speed calculation process mentioned later is applied, and the current engine rotation speed is calculated as an actual rotation speed. The actual rotational speed calculated by the rotational speed calculation unit 19 is fed back to the input side of the PID control unit 13, and the difference from the target rotational speed is input to the PID control unit 13.

다음에, 도 2를 참조하여, 내연 기관(11)의 연소 행정에 기인하여 발생하는 기관 회전수의 맥동과 펄스 신호의 관계에 관해서 설명한다. 또한, 도 2는 각 실린더의 피스톤 위치, 폭발의 타이밍과, 기관 회전수의 변동, 및 펄스 신호의 관계를 도시하는 것이다. Next, with reference to FIG. 2, the relationship between the pulse signal and the pulsation of the engine speed which arises due to the combustion stroke of the internal combustion engine 11 is demonstrated. 2 shows the relationship between the piston position of each cylinder, the timing of the explosion, the variation in the engine speed, and the pulse signal.

도 2에서는 내연 기관(11)으로서 6기통, 2스트로크 디젤 엔진을 채용한 경우의 타이밍이 일례로서 도시된다. 도 2a 내지 도 2f는 각각 1사이클(크랭크축 1회전)에 걸친 실린더(＃1 내지 ＃6)의 피스톤 위치와 폭발의 타이밍을 도시하고 있으며, 도 2g에는 이 때의 주축(15)의 회전수 변동, 도 2h에는 이 때에 펄스 신호 발생 장치(18)에서 생성되는 펄스 신호의 시퀀스가 도시된다.In FIG. 2, the timing at the time of employ | adopting a 6-cylinder, 2-stroke diesel engine as the internal combustion engine 11 is shown as an example. 2A to 2F show the position of the piston and the timing of the explosion of the cylinders # 1 to # 6 over one cycle (one revolution of the crankshaft), respectively. FIG. 2G shows the rotational speed of the main shaft 15 at this time. 2H shows a sequence of pulse signals generated by the pulse signal generator 18 at this time.

도 2에 도시되는 바와 같이, 6기통 2스트로크 엔진에서는 크랭크축이 1회전하는 동안(1사이클)에 각 실린더에서 1회의 폭발, 합계 6회의 폭발이 순차적으로 발생한다. 크랭크축에는 각 실린더에서 폭발이 일어나는 연소 행정에서 토크가 공급되기 때문에, 크랭크축의 각속도는 각 실린더의 폭발 직후 타이밍에서 일시적으로 빨라지고, 폭발이 일어나는 주기로 변동(맥동)된다. 이것에 의해, 터닝 기어(16)(도 1 참조)의 회전(각속도)도 1사이클 동안에 변동되고, 펄스 발생 장치(18)에 있어서 생성되는 펄스 신호의 펄스 폭, 펄스 간격에도 폭발의 간격에 맞추어 조밀(粗密)이 발생한다. 또한, 펄스 간격은 터닝 기어(16)의 이빨 피치(일정값)에 대응하여, 주축(크랭크축)의 피치 각도분의 회전에 대응한다. As shown in Fig. 2, in the six-cylinder two-stroke engine, one explosion and six explosions in total occur in each cylinder during one revolution of the crankshaft (one cycle). Since the crankshaft is supplied with torque in a combustion stroke in which each cylinder explodes, the angular velocity of the crankshaft is temporarily increased at a timing immediately after each cylinder explosion and fluctuates (pulsates) at the cycle in which the explosion occurs. As a result, the rotation (angular velocity) of the turning gear 16 (see FIG. 1) is also varied during one cycle, and the pulse width and pulse interval of the pulse signal generated by the pulse generator 18 are also adapted to the interval of the explosion. Denseness occurs. In addition, the pulse interval corresponds to the tooth pitch (constant value) of the turning gear 16 and corresponds to the rotation of the pitch angle of the main shaft (crankshaft).

상기한 바와 같이, 거버너 제어로 피드백되는 주기의 실제 회전수는 펄스 신호에 기초하여 산출되고, 예를 들면, 소정의 수의 펄스가 검출될 때까지의 시간을 계측함으로써 얻어진다. 또한, 회전수는 이웃하는 2개의 펄스의 시간 간격으로부터 산출하는 것도 가능하며, 이 경우, 주기가 짧은 변동을 산출되는 회전수에 반영시킬 수 있다. 그러나, 펄스마다 회전수를 산출하면, 터닝 기어나 센서의 정밀도, 잘못된 펄스, 노이즈 등의 영향을 받을 가능성이 있다. 또한, 통상 펄스 신호는 실린더간의 폭발 간격보다도 짧은 주기로 생성되기 때문에, 펄스마다 회전수를 산출하면, 산출되는 회전수에는 기관의 폭발에 의한 맥동이 포함되게 된다. As described above, the actual rotation speed of the period fed back to the governor control is calculated based on the pulse signal, and is obtained by measuring the time until a predetermined number of pulses are detected, for example. The rotational speed can also be calculated from the time intervals of two neighboring pulses, and in this case, a change with a short period can be reflected in the calculated rotational speed. However, when the rotation speed is calculated for each pulse, there is a possibility that the turning gear and the sensor may be affected by the accuracy of the turning gear, a wrong pulse, and noise. In addition, since a normal pulse signal is generated at a period shorter than the explosion interval between cylinders, when the rotation speed is calculated for each pulse, the calculated rotation speed includes the pulsation caused by the explosion of the engine.

내연 기관 자체의 맥동은 기관 회전수 제어와는 관계없을 뿐만 아니라 연료 분사량의 조정에 의해 제어되는 것도 아니기 때문에, 거버너 제어에 있어서 기관의 맥동을 포함하는 회전수를 피드백하면, 종래 기술의 항에서 설명한 바와 같이 불필요한 연료 조정이 이루어져 연료 공급계의 기구에 있어서 바람직하지 못한 결과를 초래한다. 따라서, 기관 회전수를 입력으로 하는 거버너 제어에 있어서는 피드백되는 주기의 실제 회전수로부터 기관의 맥동의 영향을 제거하는 것이 바람직하다. Since the pulsation of the internal combustion engine itself is not related to the engine speed control and is not controlled by the adjustment of the fuel injection amount, when the rotation speed including the pulsation of the engine is fed back in the governor control, As such, unnecessary fuel adjustments are made, which leads to undesirable consequences for the mechanism of the fuel supply system. Therefore, in the governor control which takes engine speed as an input, it is preferable to remove the influence of the pulsation of an engine from the actual speed of a feedback period.

회전수로부터 기관의 맥동을 제거하기 위해 필터를 사용하는 것도 고려되지만, 필터를 사용하는 경우, 예를 들면 주기 회전수의 설정이 변경되면 필터의 설정도 변경할 필요가 발생하여 구성이 복잡해진다. 또한, 설정 회전수에 관계없이, 맥동의 영향을 충분히 제거할 수 있는 구성으로 하면, 부하 토크 변동에 대한 추종성이 악화된다. It is also contemplated to use a filter to remove the pulsation of the engine from the rotational speed, but in the case of using the filter, if the setting of the periodic rotational speed is changed, it is necessary to change the setting of the filter, too, and the configuration becomes complicated. In addition, if the configuration capable of sufficiently removing the influence of the pulsation regardless of the set rotation speed, the followability to the load torque fluctuation deteriorates.

이와 같은 점에서, 본 실시 형태에서는 펄스 신호로부터 회전수를 산출할 때, 직접 맥동의 영향을 산출 회전수로부터 제거한다. 즉, 본 실시 형태에서는 내연 기관의 맥동 주기에 대응하여 샘플링이 행해지는 구성으로 함으로써, 기관 회전수를 맥동 주기를 단위로 한 이동 평균으로서 산출한다. As such, in the present embodiment, when calculating the rotation speed from the pulse signal, the influence of the direct pulsation is removed from the calculated rotation speed. That is, in this embodiment, by setting it as a structure where sampling is performed corresponding to the pulsation period of an internal combustion engine, engine rotation speed is computed as a moving average based on a pulsation period.

예를 들면, 실린더 수(Z)의 2스트로크 엔진의 경우, 맥동 주기(폭발의 간격)를 Tp(sec)로 하면, 맥동은 1/Z 회전에 1회 발생하기 때문에, 맥동 주기(Tp)는 1/Z회전할 때의 시간 간격에 대응한다. 따라서, 맥동 주기에 걸친 기관의 평균 회전수(RPM)는 60×(1/Z)/Tp로서 구해지고, 1/Z 회전에 요한 시간 간격을 수시 계측하여 앞의 식에 대입함으로써, 기관 회전수가 내연 기관의 맥동 주기를 단위로 하는 이동 평균으로서 직접 구해진다. For example, in the case of a two-stroke engine of cylinder number Z, when the pulsation period (interval of explosion) is set to T p (sec), the pulsation occurs once per 1 / Z rotation, and thus the pulsation period (T p) ) Corresponds to the time interval when 1 / Z rotation. Therefore, the average rotational speed (RPM) of the engine over the pulsation period is obtained as 60 × (1 / Z) / T p , and the engine rotation is performed by measuring the time interval required for the 1 / Z rotation from time to time and substituting it into the previous equation. The number is directly obtained as a moving average based on the pulsation period of the internal combustion engine.

그러나, 주축의 위상(회전각)은 단속적인 펄스 신호를 통해 검출되는 것으로, 연속적인 값으로서는 검출되지 않는다. 따라서, 펄스 신호의 시간 간격으로부터 맥동 주기(Tp)를 추정할 필요가 있다. 이하, 본 실시 형태에 있어서 채용되는 맥동 주기(Tp)의 산출식의 예를 나타낸다. 또한, 이하의 설명에서는 실린더 수가 Z인 2스트로크 엔진을 예로 하여, 1회전(1사이클)에 있어서의 펄스수를 N, N/Z의 정수부를 Q, 소수부를 D(0≤D＜1), 사사오입된 정수를 R로 한다. 또한, 펄스의 각 시간 간격을 Ti(sec)로서 나타내고, 첨자 i는, i=0이 계측된 최신 시간 간격, i=-1이 그 1개 전에 계측된 시간 간격, i=-2가 2개 전에 계측된 시간 간격, i=-n이 n개 전에 계측된 시간 간격에 대응한다. However, the phase (rotation angle) of the main axis is detected through an intermittent pulse signal and is not detected as a continuous value. Therefore, it is necessary to estimate the pulsation period T p from the time interval of the pulse signal. Hereinafter, an example of the calculation formula of the pulsation period T p employ | adopted in this embodiment is shown. In the following description, a two-stroke engine having a cylinder number Z is used as an example. The number of pulses in one revolution (one cycle) is N, the integer part of N / Z is Q, and the fractional part is D (0? D <1), Let R be the rounded integer. In addition, each time interval of a pulse is shown as T i (sec), and the subscript i shows the latest time interval in which i = 0 was measured, the time interval in which i = -1 was measured before that, and i = -2 is 2 The time interval measured before, i = -n corresponds to the time interval measured before n times.

N/Z는 폭발에서부터 다음의 폭발까지의 사이에 검출되는 펄스수에 대응하기 때문에, N/Z(=Q＋D)개의 펄스 간격을 적산하면, 맥동 주기(Tp)를 산출할 수 있다. 따라서, 제 1 예에서는, Q개의 펄스 간격 Ti(i=0 내지 -(Q-1))의 적산값에 Q개 전의 펄스 간격(T-Q)에 소수부(D)를 곱한 값을 더하여 맥동 주기(Tp)로 한다. Since N / Z corresponds to the number of pulses detected from the explosion to the next explosion, the pulsation period T p can be calculated by integrating N / Z (= Q + D) pulse intervals. Therefore, in the first example, the integrated value of Q pulse intervals T i (i = 0 to-(Q-1)) is multiplied by the value obtained by multiplying the fractional part D by the number of pulse intervals T -Q before Q and pulsating. It is set as the period T p .

Figure pct00001
Figure pct00001

이 때, 회전수(RPM)는 이하의 수학식 2로 구해진다. At this time, the rotation speed RPM is calculated by the following expression (2).

Figure pct00002
Figure pct00002

도 3은 수학식 1에서 구해지는 맥동 주기(Tp)의 내용을 N=46, Z=6일 때를 예로 모식적으로 도시하는 도면이다. 즉, Q=7, D=2/3(0.66…)에서, 맥동 주기(Tp)가 Tp=T0＋T-1＋T-2＋…＋T-6＋(2/3)T-7로서 구해지는 경우를 도시한다.FIG. 3 is a diagram schematically showing an example where the contents of the pulsation period T p obtained in Equation 1 are N = 46 and Z = 6. That is, at Q = 7, D = 2/3 (0.66…), the pulsation period T p is T p = T 0 + T -1 + T -2 +. The case where it is calculated | required as + T- 6 + (2/3) T- 7 is shown.

도 3에는 1회전(1사이클)에 걸친 펄스 신호(46개)가 폭발의 타이밍과 함께 도시되고, 각 펄스에는 1 내지 46의 번호가 부여되어 있다. Tp(9)는 9번째의 펄스가 검지되었을 때 수학식 1에서 계산되는 맥동 주기를 나타내고 있으며, Tp(10)는 10번째의 펄스가 검지되었을 때의 Tp를 나타낸다. 마찬가지로, 도 3에는 Tp(11) 내지 Tp(16)가 도시된다. Tp(9) 내지 Tp(16)의 각각에 있어서, 각 장방형의 폭은 각각 우측에서부터 펄스 간격 T0 내지 T-6에 대응하여, 가장 좌측에는 펄스 간격(T-7)의 2/3가 표시된다. 또한, 각 장방형 내에는 펄스 간격(Ti)의 첨자값이 표시된다. In Fig. 3, 46 pulse signals over one revolution (one cycle) are shown with the timing of the explosion, and each pulse is numbered 1 to 46. T p (9) represents the pulsation period calculated in equation (1) when the ninth pulse is detected, and T p (10) represents T p when the tenth pulse is detected. Similarly, T p 11 to T p 16 are shown in FIG. 3. In each of T p (9) to T p (16), the width of each rectangle respectively corresponds to the pulse intervals T 0 to T -6 from the right side, on the leftmost two-thirds of the pulse interval T -7 . Is displayed. In addition, within each rectangle it is indicated the subscript value of the pulse interval (T i).

도 1의 회전수 연산부(19)에서는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 새로운 펄스가 검출될 때마다, 맥동 주기(Tp)가 예를 들면 Tp(9)로부터 순차적으로 Tp(16)로 갱신되고, 그 때마다 수학식 2에 기초하는 회전수(RPM)가 산출되어 피드백된다. In the rotation speed calculating unit 19 of FIG. 1, as shown in FIG. 3, whenever a new pulse is detected, the pulsation period T p is sequentially, for example, T p 16 from T p 9. The rotation speed RPM based on Equation 2 is calculated and fed back every time.

회전수에 기관에 의한 맥동 이외의 변동이 없을 때에는, 산출되는 맥동 주기((Tp)(9) 내지 Tp(16))는 대략 동일한 길이가 되고, 수학식 2에서 구해지는 회전수도 대략 일정하게 된다. 이것에 의해, 회전수 베이스인 거버너 제어에서 맥동에 의한 영향이 제거된다. 한편, 프로펠러 부하 토크의 영향에 의해 회전수에 변동이 생겼을 때에는, Tp(9) 내지 Tp(16)의 길이도 변화되고, 회전수의 변화로서 피드백된다. When there is no fluctuation other than the pulsation by the engine in the rotational speed, the calculated pulsation periods ((T p ) (9) to Tp (16)) are approximately the same length, and the rotational speed determined by Equation 2 is also substantially constant. Done. This eliminates the influence of pulsation in governor control, which is a rotational speed base. On the other hand, when the rotation speed changes due to the influence of the propeller load torque, the lengths of the T p (9) to the T p (16) also change, and are fed back as a change in the rotation speed.

또한, 다음에, 수학식 1을 수정한 제 2 예에 의한 맥동 주기(Tp)의 산출 방법에 관해서 설명한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 수학식 1을 사용한 제 1 예에서는 N/Z에서의 소수(D)의 영향을 계산에 넣어지는 가장 과거의 펄스 간격(T-7)의 길이만으로 구하였지만, 제 2 예에서는 이를 최신의 펄스 간격(T0)과 가장 과거의 펄스 간격(T-7) 양자로 분배하고, 다음의 수학식 3으로 산출하여 추정 정밀도를 향상시키고 있다. Next, the calculation method of the pulsation period T p by the 2nd example which modified Formula (1) is demonstrated. As shown in FIG. 3, in the first example using Equation 1, the influence of the decimal number D in N / Z was obtained only by the length of the most recent pulse interval T −7 to be calculated. In the two examples, this is divided into both the most recent pulse interval T 0 and the most recent pulse interval T −7 , and calculated by Equation 3 below to improve the estimation accuracy.

Figure pct00003
Figure pct00003

이 때, 회전수(RPM)는 60/(Z×Tp)로서 구해진다. At this time, the rotation speed RPM is calculated as 60 / (Z × T p ).

또한, 소수(D)의 영향을 T0 내지 T-Q 모두로 분배할 수도 있으며, 예를 들면 균등하게 분배하면, (1＋D)/Q를 각 항에 곱한다. 또한, 각 항의 가중치를 다르게 하는 것도 가능하다. In addition, the influence of the decimal number D may be distributed to all of T 0 to T -Q . For example, if the distribution is evenly distributed, (1 + D) / Q is multiplied by each term. It is also possible to vary the weight of each term.

다음에, 수학식 2를 수정한 제 3 예에 의한 맥동 주기(Tp)의 산출 방법에 관해서 설명한다. 제 3 예에서는 맥동 주기(Tp)의 산출에 사용되는 항수(펄스 간격의 수)를 줄이고, 회전수 변화로의 추종성을 높이고 있다. 즉, 제 3 예에서는 Q개의 펄스 간격(T0 내지 T-(Q-1))만을 사용하여 맥동 주기(Tp)를 수학식 4를 사용하여 구한다. Next, the calculation method of the pulsation period T p by the 3rd example which modified Formula (2) is demonstrated. In the third example, the number of terms (number of pulse intervals) used for the calculation of the pulsation period T p is reduced, and the followability to the rotation speed change is increased. That is, in the third example, the pulsation period T p is obtained using Equation 4 using only Q pulse intervals T 0 to T − (Q−1) .

Figure pct00004
Figure pct00004

이 때 회전수(RPM)는 60/(Z×Tp)로서 구해진다. At this time, the rotation speed RPM is calculated as 60 / (Z × T p ).

또한, 수학식 1로 표시되는 제 1 예에 있어서도, 항 수를 T-(Q-1)까지로 하고, 이 항에 (1＋D)를 곱하는 방법도 고려된다.Also in the first example represented by the equation (1) , a method of making the number of terms up to T- (Q-1 ) and multiplying this term by (1 + D) is also considered.

다음에, 제 4 예에 의한 맥동 주기(Tp)의 산출 방법에 관해서 설명한다. 제 4 예에서는, N/Z를 사사오입한 값(R)에 기초하여, R개의 펄스 간격(T0 내지 T-(R-1))을 적산하여 근사적인 맥동 주기(Tp)로 하는 동시에, 주기(Tp)에 있어서의 회전을 R/N(1/Z에 대응) 회전으로 하여, 회전수를 다음의 수학식 5에 의해 구한다. Next, the calculation method of the pulsation period T p by a 4th example is demonstrated. In the fourth example, based on the value R rounded off N / Z, R pulse intervals T 0 to T − (R-1 ) are integrated to obtain an approximate pulsation period T p . The rotation in the period T p is a rotation of R / N (corresponding to 1 / Z), and the rotation speed is obtained by the following expression (5).

Figure pct00005
Figure pct00005

이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 회전수를 산출하는 과정(샘플링)에 있어서, 내연 기관의 맥동 주기에 대응하는 이동 평균이 구해지기 때문에, 매우 간략한 구성으로 기관의 맥동의 영향을 제거할 수 있다. 또한, 샘플링이 맥동 간격(주기)에 대응하도록 이루어지기 때문에, 목표 회전수의 설정이 변경되어도, 파라미터를 변경하는 등 산출 처리를 변경할 필요가 없다. 또한, 회전수의 평활화는 필요 최소한으로 억제되기 때문에, 기관의 맥동의 영향은 제거하면서도, 프로펠러 등의 부하 토크 변동 등에 의한 회전수 변동에는 충분히 추종할 수 있다. As described above, according to the present embodiment, since the moving average corresponding to the pulsation period of the internal combustion engine is obtained in the process of calculating the rotation speed (sampling), the influence of the pulsation of the engine can be eliminated with a very simple configuration. have. In addition, since the sampling is made to correspond to the pulsation interval (cycle), even if the setting of the target rotational speed is changed, there is no need to change the calculation process such as changing the parameter. In addition, since the smoothing of the rotation speed is suppressed to the minimum necessary, the influence of the pulsation of the engine can be eliminated, and the rotation speed fluctuation due to the load torque fluctuation of the propeller or the like can be sufficiently followed.

또한, 이러한 것으로부터, 운전 전반에 걸쳐 회전수의 제어성, 조작성이 안정되어 불필요한 연료 분사량의 조정을 방지할 수 있기 때문에, 연비가 개선될 수 있는 동시에, 거버너 액추에이터로부터 연료 펌프에 이르는 기구의 기계적 마모도 경감시킬 수 있다.Further, from this, the controllability of the rotation speed and the operability can be stabilized throughout the operation to prevent unnecessary adjustment of the fuel injection amount, so that fuel economy can be improved and the mechanism of the mechanism from the governor actuator to the fuel pump can be improved. Abrasion can also be reduced.

또한, 실측에서는 수학식 3＞수학식 1＞수학식 4의 순으로 맥동 성분의 제거 정밀도가 높았지만, Tp의 추정에 있어서 최신의 펄스 간격(T0)이 차지하는 비율과 T0로부터의 항이 차지하는 비율이 높을수록, 회전수 변동에 대한 추종성이 향상된다. In addition, although the measurement precision of the pulsation component was high in order of Formula (3) (Equation 1) (Equation 4), the ratio occupied by the latest pulse interval (T 0 ) in the estimation of T p and the term from T 0 are different. The higher the proportion, the better the followability to rotational speed fluctuations.

또한, 본 실시 형태에서는, 2스트로크 엔진을 예로 설명하였지만, 4스트로크 엔진에도 적용할 수 있다. 이러한 경우, 회전수는 2스트로크일 때의 2배가 된다.In addition, in this embodiment, although the 2-stroke engine was demonstrated to the example, it is applicable also to a 4-stroke engine. In this case, the number of revolutions is doubled when the two strokes.

본 실시 형태에서는 선박용 기관을 예로 설명하였지만, 공업용 동력원이나 발전기 등의 육상용 내연 기관에 있어서도 본 발명을 적용할 수 있다. 즉, 회전수를 일정하게 유지하는 제어를 행하는 동시에, 부하 변동을 수반하는 용도로 사용되는 내연 기관에 있어서, 1회전(1사이클)에 복수의 펄스 신호가 생성되고, 이를 사용하여 회전수를 산출하는 경우에는 본 발명을 적용할 수 있다. In the present embodiment, a marine engine has been described as an example, but the present invention can be applied to an internal combustion engine such as an industrial power source or a generator. That is, in the internal combustion engine used for the purpose of carrying out the control which keeps rotation speed constant, and accompanying load fluctuations, several pulse signals are produced | generated in one rotation (1 cycle), and the rotation speed is calculated using this. In this case, the present invention can be applied.

또한, 제어 방법에 관해서는 PID 제어에 한정되지 않고, 현대 제어 이론, 적용 제어, 학습 제어 등에도 적용 가능하다. The control method is not limited to PID control but can be applied to modern control theory, applied control, learning control, and the like.

10　거버너 제어 시스템
11　내연 기관(주기)
12　회전수 설정부
13　PID 제어부
14　연료 펌프
15　주축
16　터닝 기어
17　프로펠러
18　펄스 신호 발생 장치(근접 스위치)
19　회전수 연산부10 governor control system
11 internal combustion engines (cycles)
12 rpm setting part
13 PID control unit
14 fuel pump
15 spindle
16 turning gear
17 propeller
18 pulse signal generator (proximity switch)
19 rpm calculator

Claims (10)

내연 기관의 1사이클의 회전에 대응하여 복수의 펄스 신호를 검출하는 펄스 검출 수단과, 상기 펄스 신호로부터 기관 회전수를 산출하는 회전수 산출 수단을 구비하고, 상기 기관 회전수가 상기 내연 기관의 맥동 주기를 단위로 하는 이동 평균으로서 산출되는 것을 특징으로 하는 기관 회전수 산출 장치. Pulse detection means for detecting a plurality of pulse signals in response to rotation of one cycle of the internal combustion engine, and rotation speed calculating means for calculating the engine speed from the pulse signal, wherein the engine speed is the pulsation period of the internal combustion engine An engine speed calculating device, characterized in that it is calculated as a moving average in units of. 제 1 항에 있어서, 상기 회전수 산출 수단이 인접하는 펄스간의 시간 간격(Ti)을 상기 맥동 주기에 대응하는 소정의 수분 동안 연속하여 적산함으로써 상기 맥동 주기를 구하는 것을 특징으로 하는 기관 회전수 산출 장치. The method of claim 1, wherein calculating the time interval (T i) between the pulse of the rotation calculating means adjacent the engine speed, characterized in that to obtain the pulse wave period by continuously integrating for a predetermined amount of water corresponding to the pulse wave period Device. 제 2 항에 있어서, 상기 1사이클의 회전에 있어서 검출되는 펄스 신호의 수(N)를 상기 내연 기관의 실린더 수(Z)로 할 때, 상기 소정의 수가 N/Z에 대응하는 것을 특징으로 하는 기관 회전수 산출 장치. The said predetermined number corresponds to N / Z, when making the number N of pulse signals detected in rotation of the said one cycle the cylinder number Z of the internal combustion engine. Throttle rpm output device. 제 3 항에 있어서, N/Z의 정수부를 Q로 할 때, 상기 맥동 주기가 Q개 또는 Q＋1개의 시간 간격(Ti)의 적산을 사용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 기관 회전수 산출 장치. 4. The engine speed calculating device according to claim 3, wherein when the integer part of N / Z is set to Q, the pulsation period is calculated using integration of Q or Q + 1 time intervals (T i ). 제 4 항에 있어서, N/Z의 소수부를 D로 할 때, 상기 시간 간격(Ti)의 적산에 있어서 상기 소수부(D)에 대응하는 수정을 행하여 상기 맥동 주기를 산출하는 것을 특징으로 하는 기관 회전수 산출 장치. The method of claim 4, wherein when the fractional part of N / Z as a D, engine characterized in that in the integration of the time interval (T i) performing a modification corresponding to the fractional part of (D) calculating the pulse wave period Rpm output device. 제 5 항에 있어서, 상기 소수부(D)에 대응하는 수정값이 적산되는 상기 시간 간격(Ti) 중 가장 과거의 시간 간격을 사용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 기관 회전수 산출 장치. 6. The engine speed calculating device according to claim 5, wherein the engine rotational speed calculating device is calculated using a time interval of the most past of the time intervals (T i ) in which a correction value corresponding to the fractional part (D) is integrated. 제 6 항에 있어서, 상기 수정이 적산되는 상기 시간 간격(Ti) 중 더 최신의 시간 간격을 사용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 기관 회전수 산출 장치. 7. The engine speed calculation device according to claim 6, wherein the engine speed is calculated using a more recent time interval of the time intervals (T i ) where the correction is integrated. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 기관 회전수 산출 장치를 사용한 거버너 제어 시스템. A governor control system using the engine speed calculating device according to any one of claims 1 to 7. 내연 기관의 1사이클의 회전에 대응하여 복수의 펄스 신호를 검출하고, 상기 펄스 신호로부터 기관 회전수를 산출하고, 상기 기관 회전수가 상기 내연 기관의 맥동 주기를 단위로 하는 이동 평균으로서 산출되는 것을 특징으로 하는 기관 회전수 산출 방법. A plurality of pulse signals are detected in response to rotation of one cycle of the internal combustion engine, engine speed is calculated from the pulse signal, and the engine speed is calculated as a moving average based on the pulsation period of the internal combustion engine. Engine speed calculation method. 선체와, 상기 선체에 탑재되는 내연 기관과, 상기 내연 기관의 기관 회전수를 산출하는 기관 회전수 산출 장치를 구비하고, 상기 기관 회전수 산출 장치가,
내연 기관의 1사이클의 회전에 대응하여 복수의 펄스 신호를 검출하는 펄스 검출 수단과, 상기 펄스 신호로부터 기관 회전수를 산출하는 회전수 산출 수단을 구비하고, 상기 기관 회전수가 상기 내연 기관의 맥동 주기를 단위로 하는 이동 평균으로서 산출되는 것을 특징으로 하는 선박. The engine speed calculation device which calculates the engine speed of the ship body, the internal combustion engine mounted in the said ship body, and the said internal combustion engine, The said engine speed calculation device,
Pulse detection means for detecting a plurality of pulse signals in response to rotation of one cycle of the internal combustion engine, and rotation speed calculating means for calculating the engine speed from the pulse signal, wherein the engine speed is the pulsation period of the internal combustion engine A vessel characterized in that it is calculated as a moving average in units of.
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