KR20140013042A - Control method and controller of marine engine - Google Patents
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Abstract
(과제)
연료 세이브 모드와 통상 모드를 효율적으로 스위칭하여 연료 효율을 향상시키면서 조선성을 유지한다.
(해결 수단)
컨트롤러(4)에는 설정 회전수와 실 회전수가 입력되고, 통상 모드에 있어서 설정 회전수와 실 회전수의 차로부터 선박용 기관(2)의 연료 공급 수단으로의 출력값을 PID 제어기(12)가 산출한다. PID 제어기(12)는 통상 모드에 비해서 단위 시간당 출력값의 변경폭을 작게 하는 연료 세이브 모드도 갖고 있다. 설정 회전수 및 실 회전수의 변동을 감시하는 검출부(20, 22, 24, 26, 28)를 구비하고, 연료 세이브 모드에 있어서 설정 회전수 또는 실 회전수가 소정 범위를 초과했을 때, 이들 검출부의 출력에 의해 PID 제어부(12)가 통상 모드로 스위칭된다.(assignment)
The fuel saving mode and the normal mode are efficiently switched to maintain fuel efficiency while improving the fuel efficiency.
(Solution)
The set rotational speed and the actual rotational speed are inputted to the controller 4 and the PID controller 12 calculates an output value from the difference between the set rotational speed and the actual rotational speed in the normal mode to the fuel supply means of the marine engine 2 . The PID controller 12 also has a fuel save mode that reduces the change width of the output value per unit time as compared with the normal mode. (20, 22, 24, 26, 28) for monitoring the variation of the set rotation speed and the actual rotation speed. When the set rotation speed or the actual rotation speed exceeds the predetermined range in the fuel save mode, The PID controller 12 is switched to the normal mode by the output.
Description
본 발명은 조속 장치를 구비한 선박용 기관의 제어 방법 및 그것에 사용하는 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a control method for an engine for a ship having a speed control device and a control device used in the method.
선박용 기관에는 그 회전수가 조종자에 의해 설정된 목표 회전수로 조정되도록 연료 분사량 등의 연료 제어 파라미터를 제어하는 조속 장치(거버너)가 설치되어 있다. 이 거버너로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이 선박용 기관의 실제 회전수와 설정 회전수를 비교 연산하고, 이 비교 연산 결과에 따라서 선박용 기관이 구비하는 연료 펌프의 랙 위치를 조정하는 것이나, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이 주기관의 실제 회전수와 설정 회전수의 편차에 따라서 주기관의 연료 공급량을 조정하는 것이 있다.The ship engine is provided with a governor (governor) for controlling the fuel control parameters such as the fuel injection amount so that the number of revolutions is adjusted to the target revolutions set by the operator. As this governor, for example, as disclosed in Patent Document 1, the actual rotational speed and the set rotational speed of a ship engine are compared with each other, and the rack position of the fuel pump provided in the ship engine is adjusted in accordance with the result of this comparison And the fuel supply amount of the main engine is adjusted in accordance with the deviation between the actual engine speed and the set engine speed, as disclosed in
상기의 특허문헌 1, 2의 기술에 의하면, 비교 연산의 결과에 따라서 축차 연료 펌프의 랙 위치의 조정이 행하여지고, 실제 회전수와 설정 회전수의 편차에 따라서 축차 연료 공급량의 조정이 행하여지고 있다. 축차 랙 위치의 조정이나 연료 공급량의 조정을 행하면 선박용 기관의 회전수는 항상 일정하게 제어되지만, 연료가 불필요하게 소비될 가능성이 있다. 한편, 축차 제어를 중지했을 경우, 선박용 기관의 회전수는 변동하지만 연료의 소비량을 억제할 수 있다. 그래서, 회전수를 일정하게 축차 제어하는 상태와 축차 제어를 중지하는 상태를 적당하게 스위칭하는 것이 바람직하다.According to the techniques of the
또한, 축차 제어 대신에 제어에 사용하는 파라미터의 변화의 속도를 떨어뜨려 연료의 공급량의 변동을 적게 하는 제어를 행하는 것도 가능하다. 그러나, 이 경우 조종자가 설정한 회전수에 실제 회전수가 여간해서 일치하지 않아 조선(操船)이 어렵다.It is also possible to perform control to reduce the fluctuation of the supply amount of the fuel by lowering the rate of change of the parameter used for the control instead of the sequential control. However, in this case, the actual number of revolutions does not coincide with the number of revolutions set by the operator, which makes it difficult to ship.
본 발명은 조선성(操船性)을 유지하면서 연료 공급 수단으로의 출력값의 변경을 금지하거나 또는 연료의 공급량의 변동을 작게 하는 모드로 효율적으로 스위칭하여 연료 효율을 향상시킬 수 있는 선박용 기관의 제어 방법 및 그 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a control method for a marine engine which can improve fuel efficiency by efficiently switching to a mode for prohibiting a change of an output value to a fuel supply means while maintaining ship maneuverability, And a control device therefor.
본 발명에 의한 선박용 기관의 제어 방법의 일형태는 조종자에 의해 설정되는 설정 회전수와, 선박용 기관의 실제 회전수인 실 회전수의 차로부터 연료 공급 수단으로의 출력값을 변경하는 통상 모드와, 출력값의 변경을 금지하거나 또는 통상 모드에 비해서 단위 시간당 변경폭을 작게 하는 연료 세이브 모드를 구비하고 있다. 연료 공급 수단으로서는, 기계 제어의 경우에는 연료 펌프를 제어하는 액츄에이터나 전자 제어의 경우에는 전자 밸브를 사용할 수 있다. 소정의 조건에서 상기 연료 세이브 모드로부터 상기 통상 모드로 스위칭된다.One aspect of a control method for a marine engine according to the present invention is a control method for a marine engine, comprising: a normal mode for changing an output value from a difference between a set rotation speed set by a maneuver and an actual rotation speed, Or a fuel save mode for reducing the change width per unit time as compared with the normal mode. The fuel supply means may be an actuator for controlling the fuel pump in the case of mechanical control or an electromagnetic valve in the case of electronic control. And is switched from the fuel saving mode to the normal mode under a predetermined condition.
이 방법에 사용하는 제어 장치의 일형태에서는 통상 모드와 연료 세이브 모드에 의해 연료 공급 수단으로의 출력값을 산출하는 연산 수단이 설치되어 있다. 또한, 설정 회전수 또는 실 회전수의 변동을 감시하는 감시 수단이 설치되어 있다. 감시 수단은 설정 회전수 또는 실 회전수가 소정 범위를 초과했을 때에 해제 지령을 발생하고, 연산 수단은 해제 지령을 받고 통상 모드로 스위칭된다.In one form of the control device used in this method, an arithmetic means for calculating the output value to the fuel supply means by the normal mode and the fuel saving mode is provided. In addition, monitoring means for monitoring fluctuations of the set rotation speed or the actual rotation speed is provided. The monitoring means generates a release command when the set number of revolutions or the actual number of revolutions exceeds the predetermined range, and the computation means receives the release command and switches to the normal mode.
이들과 같이 통상 모드와 연료 세이브 모드를 스위칭하므로, 통상 모드에 있어서 조선성을 유지하고, 연료 세이브 모드로 연료 효율을 향상시킬 수 있다.Since the normal mode and the fuel saving mode are switched as described above, the fuel efficiency can be improved in the fuel saving mode while maintaining the shipbuilding property in the normal mode.
상기 형태의 제어 방법에 있어서 상기 소정의 조건을, 예를 들면 상기 실 회전수가 해상(海象)이나 외란에 대한 안전 운행을 위해서 설정된 회전수 범위 밖으로 되었을 때로 할 수 있다. 상기 형태의 제어 장치에서는, 감시 수단은 실 회전수가 조선성 확보를 위해 설정된 회전수 이하가 되었을 때에 해제 지령을 발생할 수 있다.In the control method of the above-described aspect, the predetermined condition may be set when the actual rotational speed is out of the range of the rotational speed set for safe operation against marine or disturbance. In the above-described control device, the monitoring means can generate a release command when the actual rotation speed becomes equal to or lower than the rotation speed set for securing the shipbuilding property.
이들과 같이 구성하면, 예를 들면 외란의 변화에 의해 안전 운행이 곤란해질 가능성이 있을 경우에 통상 모드로 스위칭되므로 조선성이 향상된다. 또한, 안전 운행이 가능할 때에는 연료 세이브 모드에 의해 연료 소비를 억제할 수 있다.With such a configuration, for example, in the case where there is a possibility that the safe running becomes difficult due to a change in disturbance, the normal mode is switched and the shipbuilding property is improved. Further, when safe operation is possible, fuel consumption can be suppressed by the fuel save mode.
상기 형태의 제어 방법에 있어서, 상기 소정의 조건을 상기 실 회전수가 외양(外洋)에서 사용되는 회전수 이하가 되었을 때로 할 수도 있다. 상기 형태의 제어 장치에서는 감시 수단은 실 회전수가 외양에서 사용되는 회전수 이하가 되었을 때 해제 지령을 발생할 수 있다.In the control method of the above-mentioned aspect, the predetermined condition may be set when the actual rotational speed becomes equal to or lower than the rotational speed used in the outward appearance. In the control device of this type, the monitoring means can generate a release command when the actual rotational speed becomes equal to or lower than the rotational speed used in the appearance.
이들과 같이 구성하면, 예를 들면 실 회전수가 외양에서 사용되는 회전수 이하가 되어 안전 운행이 곤란해질 가능성이 있을 경우, 연료 소비를 억제하는 것이 가능한 연료 세이브 모드로부터 통상 모드로 스위칭되므로 조선성이 향상된다.If such a configuration is employed, for example, if the actual rotational speed becomes lower than the rotational speed used in the appearance and there is a possibility that the safe running becomes difficult, the fuel saving mode is switched from the fuel saving mode capable of suppressing fuel consumption to the normal mode, .
상기 형태의 제어 방법에 있어서, 상기 소정의 조건을 상기 실 회전수가 과회전 방지를 위해서 설정된 회전수 이상이 되었을 때로 할 수도 있다. 상기 형태의 제어 장치에서는, 감시 수단은 상기 실 회전수가 과회전 방지를 위해서 설정된 회전수 이상이 되었을 때 해제 지령을 생성할 수도 있다.In the control method of the above aspect, the predetermined condition may be set when the actual rotational speed is equal to or greater than the rotational speed set for preventing rotation. In the above-described control device, the monitoring means may generate a release command when the actual rotational speed is equal to or higher than the rotational speed set for preventing rotation.
이들과 같이 구성하면, 실 회전수가 과회전이 될 가능성이 있을 경우에는 연료 세이브 모드로부터 통상 모드로 스위칭되므로 실 회전수가 과회전이 되는 것을 방지할 수 있다.With such a configuration, when there is a possibility that the actual rotational speed becomes higher than the actual rotational speed, it is possible to prevent the actual rotational speed from becoming excessive due to switching from the fuel save mode to the normal mode.
상기 형태의 제어 방법에 있어서, 상기 소정의 조건을 상기 설정 회전수가 상기 조종자에 의해 변경되었을 때로 할 수 있다. 상기 형태의 제어 장치에서는 감시 수단은 상기 설정 회전수가 상기 조종자에 의해 변경되었을 때 해제 지령을 생성할 수 있다.In the control method of the above aspect, the predetermined condition may be set when the set rotation speed is changed by the operator. In the above-described control device, the monitoring means can generate a cancel command when the set rotation speed is changed by the operator.
이들과 같이 구성하면, 조종자가 설정 회전수를 변경했을 경우 통상 모드로 스위칭되므로 설정 회전수에 따른 실 회전수로 선박용 기관을 회전시킬 수 있다. 그 후, 연료 세이브 모드로 스위칭하여 선박의 항행을 계속하면 연료 소비 효율을 개선할 수 있다.With such a configuration, when the operator changes the set rotation speed, the ship is switched to the normal mode and therefore the ship engine can be rotated at the actual rotation speed corresponding to the set rotation speed. Thereafter, the fuel consumption efficiency can be improved by switching to the fuel saving mode and continuing the navigation of the ship.
또한, 상기 설정 회전수의 변경량이 미세 조정의 범위일 때, 상기 연료 세이브 모드를 유지할 수도 있고, 감시 수단이 연료 세이브 모드를 유지할 수도 있다. 미세 조정으로서는, 예를 들면 2rpm/초 이하의 설정 회전수가 있다. 이렇게 구성하면, 설정 회전수가 미세 조정의 범위인 경우 연료 세이브 모드가 유지되므로 연료 소비 효율을 향상시킬 수 있다.Further, when the amount of change of the set rotation speed is in the range of fine adjustment, the fuel save mode may be maintained, and the monitoring means may maintain the fuel save mode. As the fine adjustment, for example, there is a set rotation speed of 2 rpm / sec or less. With this configuration, when the set rotation speed is in the range of the fine adjustment, the fuel save mode is maintained, and therefore the fuel consumption efficiency can be improved.
또한, 상기 형태의 제어 방법에 있어서 상기 통상 모드에서의 상기 설정 회전수와 상기 실 회전수의 차가 제 1 범위일 때에 상기 연료 세이브 모드로 스위칭하고, 상기 연료 세이브 모드에서의 상기 설정 회전수와 상기 실 회전수의 차가 제 2 범위보다 클 때에 상기 통상 모드로 스위칭할 수 있다. 이 경우, 제 2 범위가 제 1 범위보다 크다. 마찬가지로, 상기 형태의 제어 장치에 있어서 감시 수단은 상기 통상 모드에서의 상기 설정 회전수와 상기 실 회전수의 차가 제 1 범위일 때에 해제 신호를 정지하고, 상기 연료 세이브 모드에서의 상기 설정 회전수와 상기 실 회전수의 차가 제 2 범위보다 클 때에 해제 신호를 생성할 수 있다. 이 경우도 제 2 범위가 제 1 범위보다 크다.Further, in the control method of the above aspect, when the difference between the set rotation speed and the actual rotation speed in the normal mode is the first range, the control mode is switched to the fuel saving mode, It is possible to switch to the normal mode when the difference of the actual rotation speed is larger than the second range. In this case, the second range is larger than the first range. Likewise, in the control device of the above aspect, the monitoring means stops the release signal when the difference between the set rotation speed and the actual rotation speed in the normal mode is the first range, and the set rotation speed in the fuel save mode And the release signal can be generated when the difference in the actual rotation speed is larger than the second range. In this case also, the second range is larger than the first range.
이들과 같이 구성하면 제 2 범위가 제 1 범위보다 크므로 연료 세이브 모드로부터 통상 모드로는 스위칭되기 어려우므로, 연료 세이브 모드로 항행하는 시간이 길어 연료 소비 효율을 향상시킬 수 있다.Since the second range is larger than the first range, it is difficult to switch from the fuel saving mode to the normal mode, so that it is possible to increase the fuel consumption efficiency by prolonging the time required to travel in the fuel saving mode.
또한, 상기 형태의 제어 방법에 있어서 상기 통상 모드로부터 상기 연료 세이브 모드로 스위칭될 때 상기 출력값을 평균값으로 변경할 수 있다. 또는, 상기 형태의 제어 장치에 있어서 연료 공급 수단으로의 출력값의 평균값을 산출하는 평균값 산출 수단을 설치하고, 통상 모드로부터 연료 세이브 모드로 스위칭될 때 상기 출력값을 평균값 산출 수단으로부터의 소정 시간에 있어서의 평균값으로 스위칭하는 스위칭 수단을 설치할 수도 있다.Further, in the control method of the above aspect, the output value may be changed to an average value when the normal mode is switched to the fuel saving mode. Alternatively, the controller of the above-mentioned type may be provided with an average value calculating means for calculating an average value of the output values to the fuel supply means, and when switching from the normal mode to the fuel saving mode, A switching means for switching to an average value may be provided.
이들과 같이 구성하면, 연료 세이브 모드에 있어서 선박용 기관의 회전수의 변화를 적게 할 수 있으므로 통상 모드로의 스위칭을 저감시킬 수 있어 연료 소비 효율을 개선할 수 있다.With such a configuration, it is possible to reduce the change in the number of revolutions of the marine engine in the fuel save mode, so that the switching to the normal mode can be reduced and the fuel consumption efficiency can be improved.
상기 형태의 제어 방법에 있어서, 상기 연료 세이브 모드시에 연료 공급 수단으로의 출력값의 세이브 모드 상한을 규정할 수 있다. 또는, 상기 형태의 제어 장치에 있어서 연산 수단은 연료 세이브 모드가 연료 공급 수단의 출력값의 변경을 통상 모드에 비해서 변경폭을 작게 할 경우에는 연료 공급 수단으로의 출력값의 세이브 모드 상한치를 규정하고, 산출된 출력값이 세이브 모드 상한치를 초과했을 때에는 이 세이브 모드 상한치를 출력할 수도 있다.In the control method of the above aspect, the upper limit of the save mode of the output value to the fuel supply means in the fuel save mode may be defined. Alternatively, in the control device of the above-described type, the calculation means may be arranged such that when the fuel saving mode changes the output value of the fuel supply means to a smaller extent than the normal mode, the upper limit of the save mode of the output value to the fuel supply means is defined, When the output value exceeds the upper limit of the save mode, the upper limit of the save mode may be output.
이들과 같이 구성하면, 연료 세이브 모드에서는 악천후시에 실 회전수의 변동이 커지지만, 연료 공급 수단으로의 출력값에 상한을 설정하고 있으므로 연료의 공급량의 변화가 지나치게 커질 일이 없어 과회전을 방지할 수 있다. 또한, 실 회전수의 변동이 커지는 것도 방지할 수 있다.In the fuel saving mode, fluctuation of the actual rotation speed increases in bad weather. However, since the upper limit is set to the output value to the fuel supply means, the change in the fuel supply amount is not excessively increased, . In addition, it is possible to prevent fluctuations of the actual rotation speed from increasing.
상기 형태의 제어 방법에 있어서, 연료 공급 수단으로의 출력값의 산출에는 비례 적분 미분 제어를 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 연료 세이브 모드일 때에는 상기 비례 적분 미분 제어 중 비례 제어에 사용하는 비례 게인 정수에 비례용 배율을 곱하고, 상기 비례 적분 미분 제어 중 적분 제어에 사용하는 적분 시간에 적분용 배율을 곱하고, 상기 비례 적분 미분 제어 중 미분 제어에 사용하는 미분 시간에 미분용 배율을 곱함으로써 연료 공급 수단으로의 출력값의 변경을 금지하거나 또는 상기 통상 모드에 비해서 단위 시간당 상기 출력값의 단위 시간당 변경폭을 작게 한다. 또한, 각 배율을 설정 가능하게 되어 있다.In the control method of the above aspect, the proportional integral differential control can be used to calculate the output value to the fuel supply means. In this case, in the fuel saving mode, the proportional gain used for the proportional control in the proportional integral differential control is multiplied by the proportional magnification, the integration time used for the integral control during the proportional integral differential control is multiplied by the integration magnification, The differential value used for the differential control in the proportional integral differential control is multiplied by a differentiation magnification to prohibit the output value from being changed to the fuel supply means or to reduce the change width per unit time of the output value per unit time as compared with the normal mode. In addition, each magnification can be set.
또는, 상기 형태의 제어 장치에 있어서 연산 수단은 비례 적분 미분 제어 수단을 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 연료 세이브 모드일 때에는 상기 비례 적분 미분 제어 수단에서의 비례 제어에 사용하는 비례 게인 정수에 비례용 배율을 곱하고, 상기 비례 적분 미분 제어 수단의 적분 제어에 사용하는 적분 시간에 적분용 배율을 곱하고, 상기 비례 적분 미분 제어 수단의 미분 제어에 사용하는 미분 시간에 미분용 배율을 곱함으로써 연료 공급 수단으로의 출력값의 변경을 금지하거나 또는 상기 통상 모드에 비해서 단위 시간당 상기 출력값의 단위 시간당 변경폭을 작게 한다. 또한, 각 배율을 설정 가능하게 하고 있다.Alternatively, in the above-described control apparatus, the calculation means may include a proportional-integral-derivative control means. In this case, in the fuel save mode, the proportional gain used for the proportional control in the proportional integral derivative control means is multiplied by the proportional magnification, and the integral time used for the integral control of the proportional integral derivative control means is multiplied by the integral magnification , And prohibits the output value to the fuel supply means from being changed by multiplying the derivative time used for the differential control of the proportional integral derivative control means by the differential magnification or to change the output value per unit time of the output value per unit time . In addition, each magnification can be set.
연료 세이브 모드에 있어서 비례 게인 정수, 적분 시간, 미분 시간을 변경하려고 하면, 우선 통상 모드에 있어서의 이들의 값을 파악하고, 이들 파악된 값과 비교하면서 새롭게 비례 게인 정수, 적분 시간, 미분 시간을 설정할 필요가 있어 처리가 번거롭다. 이에 반하여 비례 게인 정수, 적분 시간, 미분 시간에 대하여 배율을 곱하는 것이면, 일일이 통상 모드에 있어서의 비례 게인 정수, 적분 시간, 미분 시간을 파악할 필요가 없어 설정을 용이하게 행할 수 있다.When the proportional gain constant, integral time, and differential time are to be changed in the fuel save mode, these values in the normal mode are first grasped, and the proportional gain constant, integral time, and differential time are newly calculated It needs to be set and the processing is troublesome. On the other hand, if the proportional gain constant, the integral time, and the differential time are multiplied by the magnification, it is not necessary to grasp the proportional gain constant, the integral time, and the differential time in the normal mode.
도 1은 본 발명의 일실시형태의 선박용 기관의 제어 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 컨트롤러가 달성하는 기능을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram of a control apparatus for an engine for a ship according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a block diagram showing the functions achieved by the controller shown in Fig. 1. Fig.
본 발명의 일실시형태의 선박용 기관의 제어 장치는 도 2에 나타나 있는 바와 같이 선박용 기관, 예를 들면 선박용 내연 기관(2)을 제어하는 것이다. 선박용 내연 기관(2)은 예를 들면 다기통의 디젤엔진이고, 도시하지 않지만 각 기통에 각각 연료 분사 밸브와 연료 공급 수단, 예를 들면 연료 분사 펌프를 구비하고 있다. 연료 분사 밸브는 연료 분사 펌프로부터 공급되는 연료의 압력이 소정 압력 이상일 때에, 공급된 연료를 대응하는 기통에 공급한다. 각 연료 분사 펌프는 후술하는 제어 장치, 예를 들면 컨트롤러(4)로부터의 출력값에 의거한 양의 연료를 대응하는 연료 분사 밸브에 공급한다. 선박용 내연 기관(2)은 연료 분사 밸브나 연료 분사 펌프를 구비한 것 이외에 각 기통에 전자 밸브로 연료 공급을 제어하는 것, 예를 들면 커먼레일식이나 증압 실린더식의 연료 분사 시스템으로 할 수도 있다. 그 외에, 각 기통에 연료 공급 수단, 예를 들면 연료 분사 밸브로서의 인젝터를 구비한 것으로 할 수도 있다. 인젝터는 그 내부에 설치한 전자석을 여자(勵磁) 또는 소자(消磁)함으로써 밸브체를 이동시켜서 대응하는 기통 내에 연료 분사를 제어하는 것으로, 각각 컨트롤러(4)의 출력값에 의거하여 제어된다.A control apparatus for an engine for a ship according to an embodiment of the present invention controls an engine for a ship, for example, an
컨트롤러(4)는 연산 수단, 예를 들면 마이크로프로세서 및 기억 수단, 예를 들면 ROM, RAM을 구비하고 있다. 컨트롤러(4)에는 선박용 내연 기관(2)의 실제 회전수인 실 회전수를 나타내는 실 회전수 신호가 회전수 검출기(6)로부터 공급되고 있다. 또한, 컨트롤러(4)에는 조종 장치(8)로부터 선박용 내연 기관(2)의 설정 회전수를 나타내는 설정 회전수 신호도 공급되고 있다.The
본 실시형태에서는 컨트롤러(4)는 도 2에 나타나 있는 바와 같이 설정 회전수 신호와 실 회전수 신호의 편차를 산출하는 가산 수단, 예를 들면 가산기(10)로서 기능하고, 이 편차가 공급되는 PID 제어 수단, 예를 들면 PID 제어기(12)로서도 기능한다. 즉, PID 제어기(12)는 공급된 편차에 비례 게인 정수를 승산해서 비례 제어를 행하고, 공급된 편차를 적분하여 이것에 적분 시간의 역수를 승산해서 적분 제어를 행하고, 공급된 편차를 미분하고 이것에 미분 시간을 승산해서 미분 제어를 행하고, 이들 비례 제어, 적분 제어 및 미분 제어로 얻어진 각 값을 가산한 값을 출력값으로서 출력한다.In the present embodiment, the
또한, PID 제어기(12)에는 리미터(14)가 설치되어 있고, 산출된 출력값이 리미터(14)에 설정되어 있는 리미터 상한치를 초과할 경우에는 리미터 상한치를 출력하도록 구성되어 있다.Further, the
PID 제어기(12)는 통상 모드와 연료 세이브 모드 중, 선택된 모드로 동작하도록 구성되어 있다.The
통상 모드에서는 설정 회전수 신호가 변화되었을 경우에도 오프셋이 발생하는 경우가 없고, 또한 신속하게 설정 회전수 신호에 실 회전수 신호가 일치하도록 비례 게인 정수, 적분 시간 및 미분 시간이 설정되어 있다.In the normal mode, the offset does not occur even when the set rotation speed signal changes, and the proportional gain constant, integral time, and differential time are set so that the actual rotation speed signal coincides with the set rotation speed signal quickly.
연료 세이브 모드에서는 통상 모드보다 적분 제어 작용의 힘이 강해져 미분 제어가 거의 작용하지 않도록 적분 시간 및 미분 시간이 설정되어 있다. 또한, 비례 제어 작용의 힘이 통상 모드의 비례 제어보다 작아지도록 비례 게인 정수가 설정되어 있다. 이렇게 설정함으로써 통상 모드에 비해서 PID 제어기(12)의 출력값의 단위 시간당 변동폭이 작게 되어 있다.In the fuel save mode, the integral time and the derivative time are set so that the force of the integral control action becomes stronger than the normal mode and the differential control is hardly effected. In addition, the proportional gain constant is set so that the force of the proportional control action becomes smaller than the proportional control of the normal mode. By doing so, the fluctuation per unit time of the output value of the
연료 세이브 모드에 있어서의 비례 게인 정수, 적분 시간 및 미분 시간의 설정은 이들 자체를 변경하는 것은 아니고 초기값, 예를 들면 통상 모드의 비례 게인 정수, 적분 시간 및 미분 시간에 비례 게인 정수용 배율, 적분 시간용 배율 및 미분 시간용 배율을 각각 승산함으로써 행하여진다. 따라서, 통상 모드에 있어서의 비례 게인 정수, 적분 시간 및 미분 시간 자체를 파악하지 않아도 통상 모드에 있어서의 비례 게인 정수의 몇 배, 동 적분 시간의 몇 배, 동 미분 시간의 몇 배로 할지에 대해서만 생각하면 되므로 설정이 용이해진다. 또한, 비례 게인 정수용 배율, 적분 시간용 배율 및 미분 시간용 배율은 각각 조종자가 임의로 설정할 수 있다.
The setting of the proportional gain constant, the integral time, and the differential time in the fuel save mode does not change these per se but changes the initial value, for example, the proportional gain constant of the normal mode, the integral time, And multiplying the time magnification and the differential time magnification, respectively. Therefore, even if the proportional gain constant, the integral time, and the differential time itself in the normal mode are not grasped, only the proportional gain constant in the normal mode, several times of the integral time and several times the same differential time So that the setting becomes easy. Also, the proportional gain constant magnification, the integral time magnification, and the differential time magnification can be set by the operator, respectively.
*연료 세이브 모드와 통상 모드 사이의 스위칭에 대해서는 후술한다.Switching between the fuel saving mode and the normal mode will be described later.
컨트롤러(4)는 PID 제어기(12)의 출력을 평균화하는, 예를 들면 저역 필터와 같은 필터(16)로서도 기능한다. 이 필터(16)의 출력과 PID 제어기(12)의 출력 중 한쪽을 선택하여 선박용 내연 기관(2) 내의 연료 분사 펌프 또는 인젝터에 공급하는 스위칭 수단, 예를 들면 전환 스위치(18)로서도 컨트롤러(4)는 기능한다. 전환 스위치(18)는 통상 모드에서는 PID 제어기(12)의 출력을 연료 분사 펌프 또는 인젝터에 직접 공급하고 있지만, 후술하는 바와 같이 컨트롤러(4)가 구성하는 스위칭 제어부(19)에 의해, 예를 들면 통상 모드로부터 연료 세이브 모드로 스위칭되었을 때 필터(16)의 출력을 연료 분사 펌프 또는 인젝터로, 소정 기간 또는 제어 프로그램의 1루프 기간 공급한다.The
상술한 통상 모드와 연료 세이브 모드 사이에서의 스위칭을 결정하기 위해서 컨트롤러(4)는 감시 수단, 예를 들면 5개의 검출부로서도 기능한다. 5개의 검출부로서, 실 회전수 오버스피드 검출부(20), 실 회전수 레벨 검출부(22), 설정 회전수 레벨 검출부(24), 설정 회전수 변화량 검출부(26), 회전수 변동량 검출부(28)가 설치되어 있다.In order to determine the switching between the normal mode and the fuel save mode, the
실 회전수 오버스피드 레벨 검출부(20)는 실 회전수 신호를 입력하고, 이것이 미리 정한 오버스피드 레벨 이상인지의 여부를 판정하고, 실 회전수 신호가 오버스피드 레벨 이상이면 통상 모드로 스위칭하는 OFF 신호를 출력하고, 실 회전수 신호가 오버스피드 레벨 미만이면 연료 세이브 모드로 스위칭하는 ON 신호를 출력한다. 오버스피드 레벨은 선박용 내연 기관(2)이 과회전하고 있다고 판정할 수 있는 레벨로 설정되어 있다. 따라서, 연료 세이브 모드에 있어서 선박용 내연 기관(2)이 과회전하고 있을 경우에는 통상 모드로 스위칭 가능하고, 통상 모드에 있어서 선박용 내연 기관(2)이 과회전하고 있지 않을 경우 연료 세이브 모드로 스위칭 가능하다.The actual rotational speed over-speed
실 회전수 레벨 검출부(22)는 실 회전수 신호를 입력하고, 이것이 네비게이션 풀 회전수(Navigation full rotation speed) 이상인지의 여부를 판정하여 실 회전수 신호가 네비게이션 풀 회전수 이상이면 OFF 신호를 출력하고, 실 회전수 신호가 네비게이션 풀 회전수 미만이면 ON 신호를 출력한다. 네비게이션 풀 회전수는 선박용 내연 기관(2)을 외양에서 사용하고 있을 경우의 회전수를 나타내고 있다. 따라서, 연료 세이브 모드에 있어서 실 회전수 신호가 네비게이션 풀 회전수 이상인 경우 통상 모드로 스위칭 가능하다. 또한, 통상 모드에 있어서 실 회전수 신호가 네비게이션 풀 회전수 미만이면 연료 세이브 모드로 스위칭 가능하다. 네비게이션 풀 회전수는 선박의 형상이나 크기 등으로부터 미리 산출된 외양 항행시의 회전수이다. 그 외에 만 내를 항행시에 있어서도 해상이나 외란 등도 고려해서 안전하게 항행할 수 있는 회전수가 미리 산출되고, 만 내 항행시에는 실 회전수가 이 산출된 회전수 이상이면 실 회전수 레벨 검출부(22)는 OFF 신호를 출력하고, 실 회전수 신호가 상기 산출된 회전수 미만이면 ON 신호를 출력한다.The actual rotation
설정 회전수 레벨 검출부(24)는 설정 회전수 신호를 입력하고, 이것이 네비게이션 풀 회전수 이상인지의 여부를 판정하고, 네비게이션 풀 회전수 이상일 경우 OFF 신호를 출력하고, 네비게이션 풀 회전수 미만일 경우 ON 신호를 출력한다. 따라서, 연료 세이브 모드에 있어서 설정 회전수 신호가 네비게이션 풀 회전수 이상인 경우 통상 모드로 스위칭 가능하다. 또한, 통상 모드에 있어서 설정 회전수 신호가 네비게이션 풀 회전수 미만인 경우 연료 세이브 모드로 스위칭 가능하다.The setting rotation
설정 회전수 변화량 검출부(26)는 설정 회전수 신호를 입력하고, 그 단위시간, 예를 들면 1초당 변화율을 산출하고 이 변화율이 미리 정한 값, 예를 들면 2rpm/초 이상인지의 여부를 판정하여 2rpm/초 이상인 경우 OFF 신호를 출력하고, 2rpm/초 미만인 경우 ON 신호를 출력한다. 이 미리 정한 값은 설정 회전수의 변화량이 미세 조정의 범위라고 간주할 수 있는 값으로 설정되어 있다. 따라서, 연료 세이브 모드에 있어서 설정 회전수의 변화량이 미세 조정의 범위 밖일 경우에는 통상 모드로 스위칭 가능하고, 통상 모드에 있어서 설정 회전수의 변화량이 미세 조정의 범위 내일 경우에는 연료 세이브 모드로 스위칭 가능하다.The set rotational speed
회전수 변동량 검출부(28)에는 가산기(10)로부터의 편차 신호(설정 회전수 신호와 실 회전수 신호의 편차 신호)가 입력되어 있다. 이 편차 신호는 실 회전수의 설정 회전수에 대한 변동량을 나타내고 있고, 이 변동량이 미리 정한 제 1 범위, 예를 들면 ±3rpm의 범위 내에 있을 경우에 ON 신호를 출력하고, 이 변동량이 미리 정한 제 2 범위, 예를 들면 +5rpm 이상이거나 -5rpm 이하인 경우에 OFF 신호를 출력한다. 따라서, 연료 세이브 모드에 있어서 설정 회전수 신호와 실 회전수 신호의 편차 신호인 회전수 변동량이 5rpm 이상 증가했을 경우, 또는 -5rpm 이하로 감소했을 경우 통상 모드로 스위칭 가능하다. 또한, 통상 모드에 있어서 회전수 변동량이 ±3rpm의 범위 내의 변동인 경우 연료 세이브 모드로 스위칭 가능하다.A deviation signal (a deviation signal between the set rotation speed signal and the actual rotation speed signal) from the
이들 각 검출부(20, 22, 24, 26, 28)의 출력 신호는 컨트롤러(4)가 구성하고 있는 논리 게이트, 예를 들면 앤드 게이트(30)로 공급된다. 앤드 게이트(30)는 각 검출부(20, 24, 26, 28)의 출력 신호가 모두 ON 신호인 경우에 출력을 발생한다. 이 출력은 컨트롤러(4)가 구성하는 타이머(32)에 공급된다. 이 타이머(32)는 앤드 게이트(30)의 출력이 미리 정한 시간에 걸쳐 계속되었을 때에 출력을 발생한다. 따라서, 단시간만 모든 검출부(20, 22, 24, 26, 28)가 ON 신호를 출력해도 타이머(32)는 출력을 발생하지 않고, 모든 검출부(20, 22, 24, 26, 28)가 미리 정한 시간에 걸쳐 ON 신호를 발생했을 때에 타이머(32)는 출력을 발생한다. 이 타이머(32)의 출력이 도 1에 나타내는 표시기(34)에 설치된 연료 세이브 모드 준비 완료 표시부(36)에 공급되고, 이것이 점등하여 연료 세이브 모드가 준비 완료되어 있는 것을 표시한다.The output signals of the
타이머(32)의 출력은 컨트롤러(4)가 구성한 논리 게이트, 예를 들면 앤드 게이트(38)에 공급되어 있다. 이 앤드 게이트(38)에는 조종 장치(8)에 설치한 연료 세이브 모드 선택 버튼(40)이 폐쇄되었을 때에 생성되는 연료 세이브 모드 선택 신호도 공급된다. 앤드 게이트(38)는 타이머(34)가 출력을 공급하고, 또한 연료 세이브 모드 선택 버튼(40)으로부터 연료 세이브 모드 선택 신호가 공급되고 있을 때만 출력을 발생한다. 따라서, 타이머(32)가 출력을 발생하고 있어도, 즉 모든 검출부(20, 22, 24, 26, 28)가 미리 정한 시간에 걸쳐 ON 신호를 발생하고 있어도, 연료 세이브 모드 선택 신호가 공급되지 않는 한 앤드 게이트(38)는 출력을 발생하지 않는다.The output of the
앤드 게이트(38)의 출력은 PID 제어기(12)에 공급된다. PID 제어기(12)는 앤드 게이트(38)의 출력의 공급을 받음으로써 통상 모드로부터 연료 세이브 모드로 스위칭되어 연료 세이브 모드로 PID 제어를 행한다. 동시에, 앤드 게이트(38)의 출력은 표시기(34)에 설치된 연료 세이브 모드 표시기(42)에 공급되어 연료 세이브 모드로 이행한 것을 표시한다. 반대로, 앤드 게이트(38)의 출력이 PID 제어기(12)에 공급되지 않게 되었을 때 PID 제어기(12)는 연료 세이브 모드로부터 통상 모드로 스위칭된다.The output of the AND
또한, 앤드 게이트(38)의 출력은 스위칭 제어부(19)에 공급되고, 스위칭 제어부(19)는 필터(16)의 출력을 연료 분사 펌프 또는 인젝터로 공급하도록 전환 스위치(18)를 스위칭한다. 통상 모드로부터 연료 세이브 모드로 스위칭됨으로써 PID 제어기(12)의 출력값에 변동이 생긴다. 또한, 스위칭 초기에는 필터(16)에 의해 완화된 것이 연료 분사 펌프 또는 인젝터로 공급되기 때문에 스위칭 시의 변동을 억제할 수 있다. 소정 기간 경과 후에 전환 스위치(18)가 스위칭되고, PID 제어기(12)의 출력이 그대로 연료 분사 펌프 또는 인젝터로 공급된다.The output of the AND
이와 같이, 통상 모드에 있어서 모든 검출부(20, 22, 24, 26, 28)가 ON 신호를 일정 시간에 걸쳐 출력하면 PID 제어기(12)는 연료 세이브 모드로 스위칭되고, PID 제어기(12)는 연료 세이브 모드에서 연료 분사 펌프 또는 인젝터를 제어하는 출력값을 출력한다. 그러나, 이 연료 세이브 모드에 있어서 검출부(20, 22, 24, 26, 28) 중 어느 하나가 OFF 신호를 출력하면 PID 제어기(12)는 통상 모드로 스위칭되고, 통상 모드에서 PID 제어기(12)는 연료 분사 펌프 또는 인젝터를 제어하는 출력값을 출력한다.As described above, when all of the
따라서, 실 회전수가 오버스피드 레벨 이상으로 증가했을 경우, 실 회전수가 네비게이션 풀 회전수 이상으로 증가했을 경우, 설정 회전수가 2rpm 이상 증가했을 경우, 설정 회전수가 네비게이션 풀 회전수 이상으로 증가했을 경우, 또는 회전수의 변동량이 ±5rpm 이상 변화했을 경우에는 지금까지 연료 세이브 모드로 제어가 행해지고 있어도 통상 모드로 제어가 스위칭되므로 안전 항행에 영향을 주는 일은 없으며 조선성이 향상된다. 또한, 연료 세이브 모드일 동안에는 연료의 소비량이 억제된다.Therefore, when the actual rotation speed increases to over the over speed level, when the actual rotation speed increases to more than the navigation full rotation speed, when the set rotation speed increases by 2 rpm or more, when the set rotation speed increases to more than the navigation full rotation speed, When the fluctuation amount of the rotation speed changes by more than ± 5 rpm, the control is switched to the normal mode even if the control is performed in the fuel saving mode until now, so that the safety navigation is not affected and the shipability is improved. Further, the fuel consumption amount is suppressed during the fuel save mode.
또한, 연료 세이브 모드로 스위칭된 소정 기간, PID 제어기(12)의 출력은 필터(16)에 의해 평균화되어서 출력되고 있으므로 연료 분사 펌프 또는 인젝터에 공급되는 출력값이 급격하게 크게 변동할 일이 없다. 그 결과, 선박용 기관(2)의 회전수의 변동량이 크게 변동하지 않고 연료 세이브 모드로 스위칭되자마자 통상 모드로 다시 스위칭되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the output of the
또한, PID 제어기(12)에는 리미터(14)가 설치되어 있으므로 그 출력값은 리미터 상한치보다 커지는 경우는 없고, 연료의 변화량은 비정상적으로 커지지 않아 과회전을 방지할 수 있다. 연료 세이브 모드에서는 액츄에이터나 인젝터의 조작량이 극단적으로 적어지므로 연료 세이브 모드로 스위칭된 후 통상 모드보다 회전수 변동이 커질 가능성이 있다. 그 때문에 이 리미터(14)가 설치되어 있다. 또한, 이 리미터(14)는 통상 모드에서의 PID 제어기(12)의 출력 상한보다 5~10% 낮은 값으로 하는 것이 좋다.Further, since the
상기의 실시형태에서는 5개의 검출부(20, 22, 24, 26, 28)를 설치했지만, 상황에 따라서 이들 5개의 검출부 중 원하는 단수 또는 복수의 것을 사용할 수도 있다. 단수의 검출부(30)를 사용할 경우에는 앤드 게이트(30)는 불필요하다. 또한, 연료 세이브 모드 선택 버튼(40)을 설치하고 연료 세이브 모드 선택 신호를 앤드 게이트(38)로 공급했지만, 연료 세이브 모드 선택 버튼(40), 앤드 게이트(38)를 제거하여 타이머(32)의 출력을 직접 PID 제어기(12), 스위칭 제어부(19), 연료 세이브 모드 표시부(42)로 공급할 수도 있다. 또한, 타이머(32), 필터(46), 전환 스위치(18), 스위칭 제어부(19)는 상황에 따라서 제거할 수도 있다.Although the five detecting
또한, 상기의 실시형태에서는 PID 제어기(12)는 연료 세이브 모드에서는 비례 게인 정수, 적분 시간, 미분 시간을 통상 모드와 다른 값으로 설정해서 PID 제어를 계속했지만, 연료 세이브 모드를 PID 제어기(12)에서의 PID 제어를 정지하고 제어 정지 직전의 PID 제어기(12)의 출력값을 그대로 출력하도록 구성할 수도 있다.In the above embodiment, the
Claims (8)
상기 소정의 조건은, 상기 설정 회전수가 상기 조종자에 의해 변경되었을 때이고, 상기 설정 회전수의 변화량이 미세 조정일 때, 상기 연료 세이브 모드를 유지하는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 제어 방법.The normal mode for changing the output value to the fuel supply means from the difference between the set rotational speed set by the operator and the actual rotational speed, which is the actual rotational speed of the marine engine, and the change of the output value is prohibited or the above per unit time compared to the normal mode. In the control method of the ship engine which is equipped with the fuel save mode which makes small the change width of an output value, and switches to the said normal mode from the said fuel save mode on predetermined conditions,
The predetermined condition is that the fuel save mode is maintained when the set rotational speed is changed by the operator and when the amount of change in the set rotational speed is finely adjusted.
상기 통상 모드에서의 상기 설정 회전수와 상기 실 회전수의 차가 제 1 범위일 때에 상기 연료 세이브 모드로 스위칭되고, 상기 연료 세이브 모드에서의 상기 설정 회전수와 상기 실 회전수의 차가 제 2 범위보다 클 때에 상기 통상 모드로 스위칭되고, 상기 제 2 범위가 상기 제 1 범위보다 큰 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 제어 방법.The method of claim 1,
When the difference between the set rotation speed and the actual rotation speed in the normal mode is the first range, the fuel saving mode is switched, and the difference between the set rotation speed and the actual rotation speed in the fuel save mode is greater than the second range The second range is larger than the first range, and the second range is larger than the first range.
상기 통상 모드와 상기 연료 세이브 모드와의 사이에서 스위칭될 때 상기 출력값을 평균값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 제어 방법.The method of claim 1,
And the output value is changed to an average value when switching between the normal mode and the fuel save mode.
상기 연료 세이브 모드시에 상기 출력값의 세이브 모드 상한을 규정한 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 제어 방법.The method of claim 1,
The control method of the marine engine characterized by the upper limit of the save mode of the said output value at the said fuel save mode.
설정 회전수와 실 회전수가 입력되고, 상기 설정 회전수와 상기 실 회전수의 차로부터 상기 선박용 기관의 연료 공급 수단으로의 출력값을 산출하는 통상 모드를 갖는 연산 수단을 구비한 선박용 기관의 제어 장치에 있어서,
상기 연산 수단은 상기 출력값의 변경을 금지하거나 또는 상기 통상 모드에 비해서 단위 시간당 상기 출력값의 변경폭을 작게 하는 연료 세이브 모드를 갖고, 상기 통상 모드와 상기 연료 세이브 모드로 스위칭 가능하게 구성되며,
상기 설정 회전수 또는 상기 실 회전수의 변동을 감시하는 감시 수단을 구비하고, 상기 설정 회전수 또는 상기 실 회전수가 소정 범위를 초과했을 때 해제 지령을 발신하고,
상기 연산 수단은 상기 해제 지령을 받고 상기 통상 모드로 스위칭되는 선박용 기관의 제어 장치에 있어서,
상기 감시 수단은, 상기 설정 회전수가 조종자에 의해 변경되었을 때에, 상기 해제 지령을 발신하고, 상기 감시 수단은, 상기 설정 회전수의 변동량이 미세 조정의 범위일 때에, 상기 연료 세이브 모드를 유지하는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 제어 장치.As a control apparatus used for the control method of the marine engine of Claim 1,
To the control apparatus of the marine engine provided with the calculation means which has a normal mode which a predetermined rotation speed and an actual rotation speed are input, and calculates the output value to the fuel supply means of the said marine engine from the difference of the said predetermined rotation speed and the said actual rotation speed. In
The computing means has a fuel save mode that prohibits the change of the output value or decreases the change width of the output value per unit time compared to the normal mode, and is configured to be switchable between the normal mode and the fuel save mode,
And a monitoring means for monitoring the variation of the set rotation speed or the actual rotation speed, wherein when the set rotation speed or the actual rotation speed exceeds a predetermined range,
In the control apparatus of the marine engine which receives the said release command and switches to the said normal mode,
The monitoring means sends the release command when the set rotational speed is changed by the operator, and the monitoring means maintains the fuel save mode when the amount of change in the set rotational speed is within the fine adjustment range. A control apparatus of a marine engine, characterized in that.
상기 감시 수단은 상기 통상 모드에 있어서 상기 설정 회전수와 상기 실 회전수의 차가 제 1 범위 내일 때에 상기 해제 지령을 정지하고, 상기 연료 세이브 모드에 있어서 상기 설정 회전수와 상기 실 회전수의 차가 제 2 범위를 초과했을 때 상기 해제 지령을 발신하고, 제 2 범위는 제 1 범위보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 제어 장치.The method of claim 5, wherein
The monitoring means stops the release command when the difference between the set rotational speed and the actual rotational speed is within the first range in the normal mode, and the difference between the set rotational speed and the actual rotational speed is set to zero in the fuel save mode. The said release command is sent when it exceeds 2 range, and the 2nd range is set larger than a 1st range, The control apparatus of the ship engine.
상기 출력값의 평균값을 산출하는 평균값 연산 수단을 설치하고, 상기 통상 모드로부터 상기 연료 세이브 모드로 스위칭될 때, 상기 출력값을 상기 평균값으로 스위칭하는 스위칭 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 제어 장치.The method of claim 5, wherein
An average value calculating means for calculating an average value of the output values is provided, and a switching means for switching the output value to the average value when switching from the normal mode to the fuel save mode is provided.
상기 연산 수단은, 상기 연료 세이브 모드가 상기 출력값의 변경을 상기 통상 모드에 비해서 변경폭을 작게 할 경우, 상기 출력값의 세이브 모드 상한치를 규정하고, 산출된 출력값이 상기 세이브 모드 상한치를 초과했을 때, 상기 세이브 모드 상한치를 출력하는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 제어 장치.The method of claim 5, wherein
The computing means defines a save mode upper limit of the output value when the fuel save mode makes a change in the output value smaller than the normal mode, and when the calculated output value exceeds the save mode upper limit, A control apparatus of a marine engine, characterized in that for outputting the save mode upper limit.
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