WO2006049252A1 - 舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御方法及びその装置 - Google Patents

舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御方法及びその装置 Download PDF

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Masanori Ito
Etsuro Shimizu
Noriki Hirose
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection control method and apparatus for a marine diesel engine.
  • the present invention controls the fuel injection correctly matching the load state of the marine diesel engine at the time of fuel injection with respect to the high load and low load states that come periodically in the marine diesel engine.
  • the present invention relates to a fuel injection control method and apparatus for a marine diesel engine capable of maintaining a constant rotation speed.
  • FIG. 3 shows a conventional fuel injection control device for a marine diesel engine.
  • the conventional fuel injection control device 31 includes a marine diesel engine 32 to be controlled, a fuel injection valve opening / closing mechanism 33, and a fuel injection amount control mechanism 34.
  • the fuel injection control device 31 is provided in the vicinity of the rotating shaft 35 of the marine diesel engine 32, and includes a first sensor 36 that detects the rotational speed of the marine diesel engine 32, and a fuel injection valve 37 of the marine diesel engine 32. And a second sensor 38 for detecting the opening degree (actually, the piston movement amount of the hydraulic cylinder 39).
  • the fuel injection valve opening / closing mechanism 33 is a servo mechanism that supplies hydraulic pressure in a switchable manner to a hydraulic cylinder 39 that drives the fuel injection valve 37 and compartments 41 formed on both sides of the piston 40 of the hydraulic cylinder 39. 42, hydraulic pump 43 that supplies pressurized oil, and servo mechanism 42 mm And a driver 44 for inputting a control signal.
  • the hydraulic pump 43 is connected to the rotating shaft 35 of the marine diesel engine 32 and is driven by a part of the dynamic force of the rotating shaft 35.
  • the hydraulic pump 43 is always rotated by the rotating shaft 35 of the marine diesel engine 32, and when the marine diesel engine 32 has a high rotation speed, excessively pressurized oil is released from the relief valve 45 and is supplied to the tank 46. I try to return it.
  • the fuel injection amount control mechanism 34 inputs the target rotational speed of the marine diesel engine and the rotational speed of the marine diesel engine 32 detected by the first sensor 36, and sets the target fuel injection valve of the fuel injection valve.
  • the first controller 47 that outputs the primary control signal of the opening degree, the primary control signal from the first controller 47, and the opening degree signal of the fuel injection valve 37 from the second sensor 38 are input, and the actual fuel A second controller 48 is provided for outputting a secondary control signal for matching the opening of the injection valve 37 with the target opening of the fuel injection valve.
  • the first controller 47 inputs the set rotational speed and the rotational speed of the marine diesel engine detected by the first sensor 36, compares them, and marine diesel When the engine speed is higher than the set speed, a primary control signal that reduces the opening of the fuel injector is used.When the speed of the marine diesel engine is lower than the set speed, the fuel injector is increased. The primary control signal is output.
  • the primary control signal is input to the servo mechanism 42 via the driver 44, and the servo mechanism 42 supplies hydraulic pressure to any one of the compartments 41 of the hydraulic cylinder 39 according to the primary control signal.
  • the second sensor 38 detects the amount of piston movement of the hydraulic cylinder 39 and inputs it to the second controller 48.
  • the second controller 48 compares the target fuel injection amount with the opening of the fuel injection valve.If the target fuel injection valve opening is not reached, the secondary controller 48 additionally opens the fuel injection valve. When the fuel injection valve is opened larger than the target opening of the fuel injection valve, a secondary control signal for restricting the fuel injection valve is output to the driver 44 of the fuel injection valve opening / closing mechanism 33.
  • the conventional fuel injection control device for a marine diesel engine detects the load state of the marine diesel engine based on the rotational speed of the marine diesel engine, and the rotational speed is low. If it is lowered, the opening of the fuel injection valve is increased to increase the rotation speed, and if the rotation speed is increased, the opening of the fuel injection valve is decreased to suppress the rotation speed.
  • the conventional fuel injection control controls the fuel injection amount behind the actual load state of the marine diesel engine, and is always the follow-up fuel injection control, resulting in low fuel efficiency.
  • the engine configuration may be caused by the fact that the fuel injection amount is insufficient even though the engine is actually in a high load state, or that the fuel injection amount is too large in the low load state.
  • the part was subjected to a periodic load, and the force was favorable.
  • the conventional technology has various problems in that the hydraulic pump is driven by being directly connected to the rotating shaft of the marine diesel engine.
  • the conventional fuel injection control device is set so that the hydraulic pump can be driven with sufficient margin so that the fuel injection valve can be opened when the rotational speed of the marine diesel engine decreases.
  • the problem to be solved by the present invention is to predict the high load and low load states of a marine diesel engine that periodically visits and load at the time of fuel injection Fuel injection control method and fuel for marine diesel engines that are controlled to match the conditions It is in providing a fuel injection control device.
  • marine diesel that achieves fuel injection control that matches the load state at the time of fuel injection and solves the problem caused by the hydraulic pump being directly connected to the rotating shaft of the marine diesel engine.
  • An engine fuel injection control device is provided.
  • Japanese Patent Publication No. 62-26503 discloses a predetermined parameter determined by detecting the rotational speed of a marine diesel engine and determining the rotational speed as a control signal of a fuel injection valve 37. A technique for multiplying the data is disclosed.
  • No. 3-42836 describes a fuel injection amount adjusting device similar to the fuel injection valve opening / closing mechanism of the present invention.
  • a fuel injection control method for a marine diesel engine according to the present invention includes:
  • n Number of marine diesel engine transfers and fuel injections measured before that used to calculate the number of times to control
  • a fuel injection control device for a marine diesel engine according to the present invention includes:
  • a fuel injection valve opening / closing mechanism for opening / closing a fuel injection valve of the marine diesel engine, a fuel injection amount control mechanism for controlling the operation of the fuel injection valve opening / closing mechanism, a first sensor for detecting the rotational speed of the marine diesel engine,
  • the fuel injection amount control mechanism inputs the number of revolutions of the marine diesel engine and the opening of the fuel injection valve respectively at predetermined time intervals, such as the first sensor and the second sensor.
  • the following approximate expression that satisfies the relationship between the rotational speed of the marine diesel engine and the fuel injection valve
  • n The number of marine diesel engines transferred and the number of fuel injections measured before that used to calculate the number of times to control
  • the fuel injection amount (u) to be injected when the rotational speed of the marine diesel engine of the approximate expression is set to a constant value is calculated, and is matched with the calculated current fuel injection amount.
  • the fuel injection valve opening / closing mechanism is controlled.
  • the fuel injection valve opening and closing mechanism includes a hydraulic cylinder that drives the fuel injection valve, a check valve mechanism that supplies hydraulic pressure in a switchable manner to compartments formed on both sides of the piston of the hydraulic cylinder, A bidirectional pump with a prime mover for supplying pressurized liquid to the compartment through the check valve mechanism and a driver for controlling the operation of the bidirectional pump can be used.
  • the fuel injection amount control mechanism includes:
  • a first controller that outputs a primary control signal of the target fuel injection valve opening
  • the primary control signal from the first controller and the fuel injection valve opening signal from the second sensor are input to match the fuel injection valve opening to the target fuel injection valve opening.
  • a second controller that outputs a second control signal.
  • the marine diesel engine fuel injection control method and the fuel injection control device measure and input the fuel injection amount and the number of revolutions of the marine diesel engine at predetermined time intervals, and input the fuel injection amount. And the relationship between the rotational speed of marine diesel engines.
  • the relational expression includes the relationship between the fuel injection amount of the predetermined number of times ( ⁇ ) before the point of control and the rotational speed of the marine diesel engine, so the relationship between the varying fuel injection amount and the rotational speed of the marine diesel engine is shown. It is possible to control the fuel injection amount.
  • the fuel is matched with the load state of the marine diesel engine so that the rotational speed at the time of fuel injection is constant.
  • the injection amount can be controlled.
  • the fuel injection amount is not controlled so as to follow the changing load state of the marine diesel engine later, and V and fuel injection control can be performed with high efficiency.
  • the present invention measures the rotational speed fluctuation for a certain time in relation to the fuel injection amount, estimates the regularity thereof, predicts the subsequent fluctuation period, and keeps the screw propeller rotational speed constant at all times. It can be controlled.
  • the set rotational speed of the marine diesel engine can be maintained with the optimum fuel injection amount as described above.
  • the fuel injection valve opening / closing mechanism includes a hydraulic cylinder, a check valve mechanism that supplies hydraulic pressure to a compartment formed on both sides of a piston of the hydraulic cylinder in a switchable manner, and the check valve mechanism
  • a hydraulic pump is provided that includes a bidirectional pump with a prime mover that supplies pressurized liquid to the compartment via a fuel, and a driver that controls the operation of the bidirectional pump. Therefore, the fuel injection amount can be freely controlled regardless of the rotational speed of the marine diesel engine.
  • the opening degree of the fuel injection valve can be freely opened and closed by predicting the rotational speed of the marine diesel engine at the time of fuel injection.
  • the hydraulic pump rotates at a high speed, or conversely, when the marine diesel engine operates at a high speed, the hydraulic pump rotates at a low speed.
  • the hydraulic pump can be operated according to the load condition of the Seki, and the hydraulic oil pressurized by the hydraulic pump is not returned to the tank unnecessarily as in the prior art.
  • the fuel injection control device of the present invention having the first controller and the second controller, the difference between the control signal for the opening of the fuel injection valve and the actual opening of the fuel injection valve is reduced.
  • the rotational speed of the marine diesel engine can be maintained more accurately.
  • the first controller 1 inputs the set rotational speed of the marine diesel engine, the actual rotational speed of the marine diesel engine, and the actual opening of the fuel injection valve.
  • the primary control signal of the firing valve opening is output.
  • the first controller 1 calculates the required opening of the fuel injection valve from the difference between the set rotational speed of the marine diesel engine and the actual rotational speed, and calculates and calculates the actual opening of the fuel injection valve.
  • a primary control signal is output from the difference in opening of the fuel injection valve.
  • the second controller 1 inputs the primary control signal of the opening degree of the fuel injection valve and the actual opening degree of the fuel injection valve, and outputs a secondary control signal of the opening degree of the fuel injection valve.
  • the second controller 1 inputs the opening degree of the fuel injection valve to be opened by the primary control signal and the actual opening degree of the fuel injection valve, so that the difference between them is eliminated. Is output.
  • control can be performed so that the difference between the opening of the fuel injection valve to be opened by the control signal of the fuel injection valve and the actual opening of the fuel injection valve is eliminated. Therefore, the rotational speed of the marine diesel engine can be maintained more accurately.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fuel injection control device for a marine diesel engine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of fuel injection amount and marine diesel engine speed data stored in the first controller.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional fuel injection control device for a marine diesel engine.
  • FIG. 1 shows the configuration of a fuel injection control device for a marine diesel engine according to an embodiment of the present invention.
  • the fuel injection control device 1 in FIG. 1 has a marine diesel engine 2 to be controlled, a fuel injection valve opening / closing mechanism 3, and a fuel injection amount control mechanism 4.
  • the fuel injection control device 1 is provided in the vicinity of the rotating shaft 5 of the marine diesel engine 2, and detects the rotational speed of the marine diesel engine 2, and the marine diesel engine 2 And a second sensor 8 for detecting the opening of the fuel injection valve 7. Rather than directly detecting the opening of the fuel injection valve 7, the second sensor 8 indirectly detects the amount of piston movement of the hydraulic cylinder of the fuel injection valve opening / closing mechanism 3 as described later. It is preferable to detect the degree of opening.
  • the fuel injection valve opening / closing mechanism 3 reversely supplies hydraulic pressure in a switchable manner to the hydraulic cylinder 9 that drives the fuel injection valve 7 and the compartments 11 formed on both sides of the piston 10 of the hydraulic cylinder 9.
  • a driver 15 for controlling the operation of the machine 14.
  • the second sensor 8 detects the movement amount of the piston 10 of the hydraulic cylinder 9 instead of directly detecting the opening degree of the fuel injection valve 7.
  • the check valve mechanism 12 is arranged so that the flow directions allowed by the two check valves 16, 17 are opposite to each other, and a pipe is connected between them, and the working fluid that has flowed into the pipe is stored in the tank 18. There is a pipe that leads to
  • Pipes 19 and 20 are provided for guiding pressurized fluid to push up (open) other check valves from the upstream pipes of the check valves 16 and 17 to other check valves. .
  • the fuel injection amount control mechanism 4 detects the target rotational speed of the marine diesel engine, the rotational speed of the marine diesel engine 2 detected by the first sensor 6, and the second sensor 8.
  • the first controller 21 for inputting the first opening data of the fuel injection valve 7 and outputting the primary control signal for the target fuel injection valve opening, and the primary control signal from the first controller 21 Secondary control to input the fuel injection valve 7 opening signal from the second sensor 8 and match the actual fuel injection valve 7 opening to the target fuel injection valve opening.
  • a second controller 22 for outputting a signal.
  • the control is performed by the secondary control signal in addition to the primary control signal because the target fuel injection amount based on the primary control signal, that is, the control signal of the opening degree of the fuel injection valve 7 is determined by the fuel injection valve opening / closing mechanism 3
  • the target fuel injection amount based on the primary control signal that is, the control signal of the opening degree of the fuel injection valve 7 is determined by the fuel injection valve opening / closing mechanism 3
  • the prime mover 14 is started, stopped, forward rotation, reverse rotation, etc. according to the control signal of the driver 15. Now, a case where pressurized working fluid is supplied to the upper compartment 11 of the hydraulic cylinder 9 in FIG. 1 will be described as an example.
  • the bidirectional pump 13 is driven by the prime mover 14, sucks the working fluid from the tank 18, and supplies the pressurized working fluid to the pipe system upstream of the check valve 16.
  • the pressurized working fluid flows from the pipe system upstream of the check valve 16 into the upper compartment 11 of the hydraulic cylinder 9 and pushes down the piston 10.
  • the pressurized working fluid in the pipe system upstream of the check valve 16 pushes the valve body of the check valve 17 through the pipe 19 and opens the check valve 17.
  • the piston 10 is pushed down, the working fluid in the lower compartment 11 of the hydraulic cylinder 9 flows into the upstream pipe system of the check valve 17.
  • the check valve 17 is opened, the working fluid that has flowed into the upstream pipe system of the check valve 17 flows through the check valve 17 into the tank 18.
  • fuel injection control that is, a method for controlling the fuel injection amount so as to match the load state of the marine diesel engine during fuel injection will be described.
  • the fuel injection control device 1 measures and inputs the fuel injection amount and the rotational speed of the marine diesel engine a predetermined number of times at predetermined time intervals. Fuel injection amount and rotation of marine diesel engine The numerical data is acquired by the first sensor 6 and the second sensor 8. Data on the fuel injection amount and the marine diesel engine speed are associated with each other as shown in FIG. 2 and stored in a storage device (not shown) of the first controller 21.
  • n The number of marine diesel engines transferred and the number of fuel injections measured before that used to calculate the number of times to control
  • the above relational equation G indicates that the speed of the marine diesel engine to be controlled (time) is defined by the previous marine diesel engine speed, past fuel injection amount, and current fuel injection amount. Is shown.
  • the coefficients a and b also vary depending on the load state of the marine diesel engine that is different in force for each marine diesel engine. Therefore, the first controller 21 of the fuel injection control device 1 calculates the coefficients a and b while inputting the fuel injection amount and the rotational speed of the marine diesel engine as needed.
  • the present invention unlike the conventional fuel injection control, it is no longer necessary to control the fuel injection amount behind the actual load state of the marine diesel engine, and the load state of the marine diesel engine during fuel injection is eliminated. It is possible to inject fuel with an injection quantity suitable for the engine, and to maintain the speed of the marine diesel engine at the target speed and to open and close the fuel injection valve after the actual load condition. Unstable behavior of the engine can be prevented.
  • the exhaust of a marine diesel engine is achieved. Gas NO and SO can be reduced.
  • the hydraulic pump of the fuel injection valve opening / closing mechanism is disconnected from the rotating shaft of the marine diesel engine, and the hydraulic pump of the fuel injection valve opening / closing mechanism can be driven with appropriate power.
  • the relief valve force working fluid can be prevented from returning to the tank in order to relieve excess pressure, and the fuel injection control device can be made more compact.

Abstract

　燃料を噴射する時点の負荷状態と整合するように制御する舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置を提供する。 　所定の時間間隔で燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転数を所定回数計測して入力する段階と、燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転数の関係を満足する関係式を求める段階と、前記関係式から舶用ディーゼル機関の回転数を目標の回転数に設定した場合の現在噴射すべき燃料噴射量（uk）を算出する段階と、前記算出した現在の燃料噴射量に整合するように舶用ディーゼル機関の燃料噴射弁の開度を制御する段階と、を備えた。

Description

明 細 書
舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御方法及びその装置
技術分野
[0001] 本発明は、舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御方法及びその装置に関する。
特に、本発明は、舶用ディーゼル機関において周期的に訪れる高負荷、低負荷の 状態に対し、燃料噴射時の舶用ディーゼル機関の負荷状態に正しく整合する燃料 噴射の制御を行 ヽ、舶用ディーゼル機関の回転数を一定に維持することができる舶 用ディーゼル機関の燃料噴射制御方法及びその装置に関する。
背景技術
[0002] 一般に、船舶は海洋を航行する間、波の影響と船体の動揺を受けて、周期的な抵 抗を受けて航行する。このため、舶用ディーゼル機関は周期的に高負荷状態と低負 荷状態にさらされる。
[0003] 船舶の場合、車両と異なり、巡航中は一定の速度を維持するよりも、舶用ディーゼ ル機関の回転数を一定に維持することの方が舶用ディーゼル機関にとって好ましい
[0004] 従来から、舶用ディーゼル機関の回転数を一定にするために燃料の噴射を制御す ることが行われていた。
[0005] 図 3に従来の舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御装置を示す。
図 3に示すように、従来の燃料噴射制御装置 31は、制御対象の舶用ディーゼル機 関 32と、燃料噴射弁開閉機構 33と、燃料噴射量制御機構 34とを有している。
[0006] 燃料噴射制御装置 31は、舶用ディーゼル機関 32の回転軸 35の近傍に設けられ、 舶用ディーゼル機関 32の回転数を検出する第 1センサー 36と、舶用ディーゼル機 関 32の燃料噴射弁 37の開度（実際には液圧シリンダー 39のピストン移動量)を検出 する第 2センサー 38とを有して 、る。
[0007] 燃料噴射弁開閉機構 33は、燃料噴射弁 37を駆動する液圧シリンダー 39と、液圧 シリンダー 39のピストン 40の両側に形成された隔室 41に切り換え可能に油圧を供給 するサーボ機構 42と、加圧された油を供給する油圧ポンプ 43と、サーボ機構 42〖こ 制御用の信号を入力するドライバー 44とを有している。
[0008] 油圧ポンプ 43は、舶用ディーゼル機関 32の回転軸 35に連結され、回転軸 35の動 力の一部によって駆動される。
[0009] 油圧ポンプ 43は、舶用ディーゼル機関 32の回転軸 35によって常に回転し、舶用 ディーゼル機関 32の回転数が高いときには、過剰に加圧された油をリリーフ弁 45か ら逃がし、タンク 46に戻すようにしている。
[0010] 燃料噴射量制御機構 34は、目標とする舶用ディーゼル機関の設定回転数と、第 1 センサー 36によって検出された舶用ディーゼル機関 32の回転数とを入力し、目標と する燃料噴射弁の開度の一次制御信号を出力する第 1コントローラー 47と、前記第 1コントローラー 47からの一次制御信号と、第 2センサー 38からの燃料噴射弁 37の 開度の信号とを入力し、実際の燃料噴射弁 37の開度を目標とする燃料噴射弁の開 度に整合させる二次制御信号を出力する第 2コントローラー 48を有している。
[0011] 上記従来の燃料噴射制御装置 31は、第 1コントローラー 47が設定回転数と第 1セ ンサー 36によって検出された舶用ディーゼル機関の回転数とを入力し、それらを比 較し、舶用ディーゼル機関の回転数が設定回転数より高い場合には燃料噴射弁の 開度を小さくする一次制御信号を、舶用ディーゼル機関の回転数が設定回転数より 低い場合には燃料噴射弁の開度を大きくする一次制御信号を出力する。
[0012] 上記一次制御信号は、ドライバー 44を介してサーボ機構 42に入力され、サーボ機 構 42は一次制御信号に応じて液圧シリンダー 39のいずれかの隔室 41に油圧を供 給する。
[0013] 第 2センサー 38は、液圧シリンダー 39のピストン移動量を検出し、第 2コントローラ 一 48に入力する。第 2コントローラー 48は、目標とする燃料噴射量と燃料噴射弁の 開度とを比較し、目標とする燃料噴射弁の開度に達しない場合は追加して燃料噴射 弁を開く二次制御信号を、目標とする燃料噴射弁の開度より大きく燃料噴射弁が開 かれている時は燃料噴射弁を絞る二次制御信号を燃料噴射弁開閉機構 33のドライ バー 44に出力する。
[0014] 上述したとおり、従来の舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御装置は、舶用ディー ゼル機関の回転数によって舶用ディーゼル機関の負荷状態を検出し、回転数が低 下すれば燃料噴射弁の開度を大きくして回転数を上昇させ、回転数が高くなれば燃 料噴射弁の開度を小さくして回転数を抑えるようにしていた。
[0015] しかし、前述したように、海洋では船舶は周期的に抵抗を受け、舶用ディーゼル機 関は周期的な高負荷状態と低負荷状態にさらされるので、上記従来技術による燃料 噴射制御では、燃料噴射弁を開いた時には既に低負荷状態に移りつつあったり、逆 に燃料噴射弁を絞った時には既に高負荷状態に移りつつあったりすることがあった。
[0016] つまり、従来の燃料噴射制御は舶用ディーゼル機関の実際の負荷状態に遅れて 燃料の噴射量を制御し、常に後追いの燃料噴射制御になり、燃費効率が低力つた。
[0017] また、実際には高負荷状態になっているのに燃料の噴射量が不足したり、低負荷 状態になっているのに燃料の噴射量が多すぎたりすることにより、機関の構成部品に 周期的な負荷をかけることになり、好ましくな力つた。
[0018] また、従来の技術は、油圧ポンプが舶用ディーゼル機関の回転軸に直接連結され て駆動されて 、る点で種々の問題があった。
[0019] 従来の燃料噴射制御装置は、舶用ディーゼル機関の回転数が低下したときに燃料 噴射弁を開くことができるようにするために、油圧ポンプを余裕もって駆動できるよう に設定されている。
[0020] このため、舶用ディーゼル機関の回転数が上昇した時は、油圧ポンプが必要以上 に回転して高い加圧を行ってしまうので、余剰の圧力を逃がすためにリリーフ弁から 油をタンクに戻している。すなわち、従来の燃料噴射制御装置では、周期的に油圧 ポンプが必要以上に回転し、その結果余剰の圧力を逃がすためにリリーフ弁力も油 をタンクに戻すようにしている。これにより、油圧ポンプの駆動効率が悪いだけでなく 、高温の油がタンクに戻されるため、油の劣化を招き、温度の上昇を抑えるためにタ ンクが大型化した。
[0021] また、舶用ディーゼル機関の回転軸が常に油圧ポンプを駆動しているため、舶用 ディーゼル機関の燃費が悪カゝつた。
[0022] 以上の従来技術の問題を鑑み、本発明が解決しょうとする課題は、周期的に訪れ る舶用ディーゼル機関の高負荷と低負荷の状態を予測し、燃料を噴射する時点の負 荷状態と整合するように制御する舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御方法及び燃 料噴射制御装置を提供することにある。
[0023] また、上記燃料を噴射する時点の負荷状態と整合する燃料噴射制御を実現すると 共に、上記油圧ポンプが舶用ディーゼル機関の回転軸に直接連結されていることに よる問題を解決する舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御装置を提供する。
[0024] 日本国の特許公開公報、特開昭 62— 26503号には、舶用ディーゼル機関の回転 数を検出し、燃料噴射弁 37の制御信号に前記回転数カゝら決定される所定のパラメ 一ターを乗じる技術が開示されている。
[0025] この技術は、荒天時にスクリュープロペラが海面上に露出してスクリュープロペラが 空転し回転数が過度に上昇する現象に対して、前記パラメーターによって前記スクリ ユープロペラの回転を抑制するものである。 日本国の実用新案登録出願（実公昭 6
3— 42836号)には、本発明の燃料噴射弁開閉機構に類似する燃料噴射量調整装 置が記載されている。
発明の開示
[0026] 本発明による舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御方法は、
所定の時間間隔で燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転数を所定回数計測し て入力する段階と、
前記所定回数の燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転数の関係を満足する下 記の近似式を求める段階と、
[数 1]
Λ = G{yi ,uj) (i = k - \, -- -, k - n, j = k, - - -,k - n) y. 舶用ディーゼル機関の回転数
u : 燃料噴射量
k : 制御しょうとする回 （時点）
n : 制御しようとする回の算出に使用されるそれ以前に計測された舶用 ディーゼル機関の移転数と燃料噴射量の回数
前記近似式の舶用ディーゼル機関の回転数を一定に設定した場合の現在噴射す べき燃料噴射量 (u )を算出する段階と、
k
前記算出した現在の燃料噴射量に整合するように舶用ディーゼル機関の燃料噴射 弁の開度を制御する段階と、を有することを特徴とする。 [0027] 前記近似式は、
[数 2]
am,bn 係数 力らなるよう〖こすることができる。
[0028] 本発明による舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御装置は、
舶用ディーゼル機関の燃料噴射弁を開閉する燃料噴射弁開閉機構と、 前記燃料噴射弁開閉機構の動作を制御する燃料噴射量制御機構と、 前記舶用ディーゼル機関の回転数を検出する第 1センサーと、
前記燃料噴射弁の開度を検出する第 2センサーとを有し、
前記燃料噴射量制御機構は、所定の時間間隔で前記第 1センサーと前記第 2セン サ一力ゝらそれぞれ前記舶用ディーゼル機関の回転数と前記燃料噴射弁の開度を入 力し、所定回数の舶用ディーゼル機関の回転数と燃料噴射弁の関係を満足する下 記の近似式を求め、
[数 3]
yk =
Figure imgf000007_0001
ん一 1，…， j = k,---,k-n) y: 舶用ディーゼル機関の回転数
u: 燃料噴射量
k: 制御しょうとする回 （時点）
n: 制御しょうとする回の算出に使用されるそれ以前に計測された舶用 ディーゼル機関の移転数と燃料噴射量の回数
前記近似式の舶用ディーゼル機関の回転数を一定に設定した場合の現在噴射す べき燃料噴射量 (u )を算出し、算出した現在の燃料噴射量に整合するように、前記
k
燃料噴射弁開閉機構を制御することを特徴とする。
[0029] 前記近似式は、
画
am,b„: 係数 であるようにすることができる。
[0030] 前記燃料噴射弁開閉機構は、燃料噴射弁を駆動する液圧シリンダーと、前記液圧 シリンダーのピストンの両側に形成された隔室に切り換え可能に油圧を供給する逆 止弁機構と、前記逆止弁機構を介して前記隔室に加圧された液体を供給する原動 機付きの双方向ポンプと、前記双方向ポンプの動作を制御するドライバ一力 なるよ うにすることができる。
[0031] 前記燃料噴射量制御機構は、
目標とする舶用ディーゼル機関の設定回転数と、前記第 1センサーによって検出さ れた舶用ディーゼル機関の回転数と、前記第 2センサーによって検出された燃料噴 射弁の開度のデータとを入力し、目標とする燃料噴射弁の開度の一次制御信号を出 力する第 1コントローラーと、
前記第 1コントローラーからの一次制御信号と、前記第 2センサーからの燃料噴射 弁の開度の信号とを入力し、燃料噴射弁の開度を目標とする燃料噴射弁の開度に 整合させる二次制御信号を出力する第 2コントローラーと、を有するようにすることが できる。
[0032] 本発明の舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置は、所 定の時間間隔で燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転数を所定回数計測して入 力し、燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転数の関係を求めるようにしている。
[0033] 燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転数の関係式は、
[数 5]
yk = G{yi 7 us ) (i = k - !,■■·, k - n, j = k, - - -, k - n) y. 舶用ディーゼル機関の回転数
u : 燃料噴射量
k : 制御しょうとする回 （時点）
η · 制御しょうとする回の算出に使用されるそれ以前に計測された舶用 ディーゼル機関の移転数と燃料噴射量の回数
となっている。関係式に制御しょうとする時点以前の所定回数 (η)の燃料噴射量と 舶用ディーゼル機関の回転数の関係が含められているため、変動する燃料噴射量と 舶用ディーゼル機関の回転数の関係を加味した燃料噴射量の制御を行うことができ る。
[0034] すなわち、本発明によれば、過去の燃料噴射量と回転数の関係から、燃料を噴射 する時点の回転数を一定にするように、舶用ディーゼル機関の負荷状態と整合する ように燃料噴射量を制御することができる。これにより、変動する舶用ディーゼル機関 の負荷状態に後から追随するように燃料噴射量を制御することがなくなり、効率のよ V、燃料の噴射制御を行うことができる。
[0035] 換言すれば、海上における定常運行時に船体がローリングやピッチングを繰り返し ている場合、ある一定時間間隔 (時系列パラメータ)でスクリュープロペラの海中にける 状態が変化し、それによつて負荷変動が起き、舶用ディーゼル機関の回転数が変化 する。
[0036] 本発明は、上記回転数変動を燃料噴射量との関係で一定時間計測し、かつその 規則性を推定し、その後の変動周期を予測し、スクリュープロペラ回転数を常に一定 に保つよう制御することができるのである。
[0037] 燃料噴射量が適正に制御されるため、排気ガス中の NO , SOを減少させることが
X X
できる。
[0038] 本発明によれば、上述したように最適な燃料噴射量により、設定した舶用ディーゼ ル機関の回転数を維持することができる。
[0039] また、燃料噴射弁開閉機構が、液圧シリンダーと、前記液圧シリンダーのピストンの 両側に形成された隔室に切り換え可能に油圧を供給する逆止弁機構と、前記逆止 弁機構を介して前記隔室に加圧された液体を供給する原動機付きの双方向ポンプと 、前記双方向ポンプの動作を制御するドライバーとを有する本発明の燃料噴射制御 装置によれば、油圧を提供するポンプが舶用ディーゼル機関の回転軸と切り離され 、舶用ディーゼル機関の回転数に拘わらず燃料噴射量を自由に制御することができ る。
[0040] これにより、上述したように、燃料噴射時の舶用ディーゼル機関の回転数を予測し て自由に燃料噴射弁の開度を開閉することができる。
[0041] また、舶用ディーゼル機関が低回転時に油圧ポンプを高回転させ、あるいは逆に 舶用ディーゼル機関が高回転時に油圧ポンプを低回転させられ、舶用ディーゼル機 関の負荷状態に合わせて油圧ポンプを作動させることができ、従来技術のように無 駄に油圧ポンプの加圧された油をタンクに戻すことがない。
[0042] 第 1コントローラーと第 2コントローラーとを有する本発明の燃料噴射制御装置によ れば、燃料噴射弁の開度に対する制御信号と、実際の燃料噴射弁の開度の相違を 低減して、より正確に舶用ディーゼル機関の回転数を一定に維持することができる。
[0043] 本発明によれば、第 1コントローラ一は、舶用ディーゼル機関の設定回転数と、実 際の舶用ディーゼル機関の回転数と、実際の燃料噴射弁の開度とを入力し、燃料噴 射弁の開度の一次制御信号を出力する。
[0044] すなわち、第 1コントローラ一は、舶用ディーゼル機関の設定回転数と実際の回転 数の差から、必要な燃料噴射弁の開度を計算し、計算による燃料噴射弁の開度と実 際の燃料噴射弁の開度の差から、一次制御信号を出力する。
[0045] 第 2コントローラ一は、上記燃料噴射弁の開度の一次制御信号と、実際の燃料噴射 弁の開度とを入力し、燃料噴射弁の開度の二次制御信号を出力する。
[0046] すなわち、第 2コントローラ一は、一次制御信号によって開くべき燃料噴射弁の開 度と、実際の燃料噴射弁の開度とを入力し、それらの差がなくなるように、二次制御 信号を出力する。
[0047] これにより、本発明によれば、燃料噴射弁の制御信号によって開くべき燃料噴射弁 の開度と、実際の燃料噴射弁の開度の差が無くなるように、制御を行うことができ、よ り正確に舶用ディーゼル機関の回転数を一定に維持することができる。
図面の簡単な説明
[0048] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態による舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 の構成を示すブロック図。
[図 2]図 2は、第 1コントローラーに記憶される燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回 転数のデータの例を示した図。
[図 3]図 3は、従来の舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御装置の構成を示すブロック 図。
発明を実施するための最良の形態
[0049] 以下に本発明の実施の形態について説明する。 図 1は、本発明の一実施形態による舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御装置の構 成を示している。
[0050] 図 1の燃料噴射制御装置 1は、制御対象の舶用ディーゼル機関 2と、燃料噴射弁 開閉機構 3と、燃料噴射量制御機構 4とを有している。
[0051] センサーの系統として、燃料噴射制御装置 1は、舶用ディーゼル機関 2の回転軸 5 の近傍に設けられ、舶用ディーゼル機関 2の回転数を検出する第 1センサー 6と、舶 用ディーゼル機関 2の燃料噴射弁 7の開度を検出する第 2センサー 8とを有している 。第 2センサー 8は、燃料噴射弁 7の開度を直接検出するより、後述するように、燃料 噴射弁開閉機構 3の液圧シリンダーのピストン移動量を検出することにより間接的に 燃料噴射弁 7の開度を検出するようにするのが好ましい。
[0052] 燃料噴射弁開閉機構 3は、燃料噴射弁 7を駆動する液圧シリンダー 9と、液圧シリン ダー 9のピストン 10の両側に形成された隔室 11に切り換え可能に油圧を供給する逆 止弁機構 12と、逆止弁機構 12を介して隔室 11に加圧された作動流体を供給する双 方向ポンプ 13と、双方向ポンプ 13を駆動する原動機 14と、双方向ポンプ 13と原動 機 14の動作を制御するドライバー 15とを有して 、る。
[0053] 本実施形態では、第 2センサー 8は、燃料噴射弁 7の開度を直接検出する代わりに 液圧シリンダー 9のピストン 10の移動量を検出している。
[0054] 逆止弁機構 12は、二つの逆止弁 16, 17が許容する流れ方向が互いに逆になるよ うに配置されてその間を管で接続し、該管に流出した作動流体をタンク 18に導く管 が設けられている。
[0055] 各逆止弁 16, 17の上流側管路から他の逆止弁まで、加圧流体を導いて他の逆止 弁を押し上げる（開く）ための管 19, 20が設けられている。
[0056] 燃料噴射量制御機構 4は、目標とする舶用ディーゼル機関の設定回転数と、第 1セ ンサー 6によって検出された舶用ディーゼル機関 2の回転数と、第 2センサー 8によつ て検出された燃料噴射弁 7の開度のデータとを入力し、目標とする燃料噴射弁の開 度の一次制御信号を出力する第 1コントローラー 21と、前記第 1コントローラー 21か らの一次制御信号と、第 2センサー 8からの燃料噴射弁 7の開度の信号とを入力し、 実際の燃料噴射弁 7の開度を目標とする燃料噴射弁の開度に整合させる二次制御 信号を出力する第 2コントローラー 22とを有している。
[0057] 一次制御信号に加えて二次制御信号によって制御を行うのは、一次制御信号によ つて目標とする燃料噴射量すなわち燃料噴射弁 7の開度の制御信号が燃料噴射弁 開閉機構 3のドライバー 15に入力されても、双方向ポンプ 13の回転だけでは正確な 燃料噴射弁 7の開度を制御することが難しいため、実際の液圧シリンダー 9のピストン 移動量を第 2センサー 8によって検出し、燃料噴射弁の開度を目標とする燃料噴射 弁の開度に正確に整合させるためである。
[0058] 燃料噴射弁開閉機構 3の動作は以下の通りである。
原動機 14はドライバー 15の制御信号により、起動、停止、正転、逆転等を行う。今 、図 1の液圧シリンダー 9の上側の隔室 11に加圧された作動流体を供給する場合を 例に説明する。
[0059] 双方向ポンプ 13は、原動機 14によって駆動され、タンク 18から作動流体を吸入し 、逆止弁 16の上流側の管系統に加圧された作動流体を供給する。加圧された作動 流体は、逆止弁 16の上流側の管系統から液圧シリンダー 9の上側の隔室 11に流入 し、ピストン 10を押し下げる。同時に、逆止弁 16の上流側の管系統の加圧された作 動流体は、管 19を通って逆止弁 17の弁体を押し上げて逆止弁 17を開くようにする。 ピストン 10が押し下げられたことにより、液圧シリンダー 9の下側の隔室 11の作動流 体は逆止弁 17の上流側管系統に流出する。逆止弁 17が開かれていることにより、逆 止弁 17の上流側管系統に流出した作動流体は逆止弁 17を通ってタンク 18に流出 する。
[0060] 液圧シリンダー 9の下側の隔室 11に加圧された作動流体を供給する場合は、上述 した作用の逆が行われる。
[0061] ピストン 10が移動することにより、ピストン 10のロッドを介して燃料噴射弁 7が開閉さ れる。
[0062] 次に、本発明による燃料噴射制御、すなわち燃料噴射時の舶用ディーゼル機関の 負荷状態に整合するように燃料噴射量を制御する方法について説明する。
[0063] 燃料噴射制御装置 1は、所定の時間間隔で燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の 回転数を所定回数計測して入力する。該燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転 数のデータは第 1センサー 6と第 2センサー 8によって取得される。燃料噴射量と舶用 ディーゼル機関の回転数のデータはたとえば図 2に示すように対応づけられて第 1コ ントローラー 21の図示しない記憶装置に記憶される。
[0064] 燃料噴射量 uと舶用ディーゼル機関の回転数 yの間には、下式の関係が成り立つと 考えられる。
[数 6]
Λ =G{yi,uj) (i = k-\,---,k-n, j = k,---,k-n) y. 舶用ディーゼル機関の回転数
u: 燃料噴射量
k: 制御しょうとする回 （時点）
n: 制御しようとする回の算出に使用されるそれ以前に計測された舶用 ディーゼル機関の移転数と燃料噴射量の回数
上記関係式 Gは、制御しょうとする回（時点)舶用ディーゼル機関の回転数は、それ 以前の舶用ディーゼル機関の回転数と、過去の燃料噴射量と、現在の燃料噴射量 によって規定されることを示すものである。
[0065] ここで、関係式 Gの一例として次の関係式が成り立つと考えられる。
[数 7]
Λ =" 一 t +«2 -2 + "· + Λ + +b2uk_2 +■■· am,bn: 係数 係数 a, bを求めれば現在の燃料噴射量カゝらそれによつてもたらされる舶用ディーゼ ル機関の回転数が求められる。
[0066] 係数 a, bは、舶用ディーゼル機関ごとに異なるば力りでなぐ舶用ディーゼル機関 の負荷状態によっても変化する。したがって、燃料噴射制御装置 1の第 1コントローラ 一 21は燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転数を随時入力しながら、上記係数 a , bを算出する。
[0067] 図 2の燃料噴射量 uと舶用ディーゼル機関の回転数 yを上記関係式に代入すると、 [数 8] Λ+1
Figure imgf000014_0001
+ «2Λ-1 十… +み +
y = " + «2 +■■· + 2
[0068] という複数の式が時間経過と共に得られる。これらの式より、
[数 9]
Figure imgf000014_0002
[0069] という行列が得られる。十分に時間経過により、係数行列 Aは以下のように求められ る。
[数 10]
A = (XrX)— XrY
[0070] 係数行列 Aが求められれば、
[数 11]
yk + «2 -2 十…" A -X + -2 + " ·
[0071] カゝら現在の燃料噴射量とそれによつてもたらされる舶用ディーゼル機関の回転数の 関係が得られ、舶用ディーゼル機関の回転数を目標の設定回転数とすることにより、 現在噴射すべき燃料の噴射量が求められる。
[0072] 本発明によれば、従来の燃料噴射制御のように舶用ディーゼル機関の実際の負荷 状態に遅れて燃料の噴射量を制御することがなくなり、燃料噴射時の舶用ディーゼ ル機関の負荷状態に合った噴射量の燃料を噴射させることができ、効率がよく舶用 ディーゼル機関の回転数を目標の回転数に維持し、かつ、実際の負荷状態を後追 いで燃料噴射弁を開閉することによる機関の不安定な挙動を防止することができる。 適正な量の燃料を噴射できることにより、本発明によれば舶用ディーゼル機関の排 気ガスの NO , SOを低減することができる。
X X
さらに、本発明によれば、燃料噴射弁開閉機構の油圧ポンプが舶用ディーゼル機 関の回転軸から切り離され、適正な動力で燃料噴射弁開閉機構の油圧ポンプを駆 動することができ、従来の燃料噴射制御装置のように余剰の圧力を逃がすためにリリ ーフ弁力 作動流体をタンクに戻すことを防止でき、さらに燃料噴射制御装置のコン パクトイ匕を図ることができる。

Claims

請求の範囲 [1] 所定の時間間隔で燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転数を所定回数計測し て入力する段階と、 前記所定回数の燃料噴射量と舶用ディーゼル機関の回転数の関係を満足する下 記の近似式を求める段階と、
[数 1]
Λ =GO,,w ) (i = k k-n, j = k,---,k-n) y: 舶用ディーゼル機関の回転数
u: 燃料噴射量
k: 制御しょうとする回 （時点）
n: 制御しようとする回の算出に使用されるそれ以前に計測された舶用 ディーゼル機関の移転数と燃料噴射量の回数
前記近似式の舶用ディーゼル機関の回転数を一定に設定した場合の現在噴射す べき燃料噴射量 (u )を算出する段階と、
k
前記算出した現在の燃料噴射量に整合するように舶用ディーゼル機関の燃料噴射 弁の開度を制御する段階と、を有することを特徴とする舶用ディーゼル機関の燃料 噴射制御方法。
[2] 前記近似式は、
[数 2] yk = «ιΛ-ι +"2Λ— 2 + "·"Λ +*ι«¾-ι +b2 uk-i + ··· am,bn 係数 力 なることを特徴とする請求項 1記載の舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御方 法。
[3] 舶用ディーゼル機関の燃料噴射弁を開閉する燃料噴射弁開閉機構と、
前記燃料噴射弁開閉機構の動作を制御する燃料噴射量制御機構と、 前記舶用ディーゼル機関の回転数を検出する第 1センサーと、
前記燃料噴射弁の開度を検出する第 2センサーとを有し、
前記燃料噴射量制御機構は、所定の時間間隔で前記第 1センサーと前記第 2セン サ一力ゝらそれぞれ前記舶用ディーゼル機関の回転数と前記燃料噴射弁の開度を入 力し、所定回数の舶用ディーゼル機関の回転数と燃料噴射弁の関係を満足する下 記の近似式を求め、
[数 3]
yk =
Figure imgf000017_0001
-n, j = k,---,k-n) y: 舶用ディーゼル機関の回転数
u: 燃料噴射量
k: 制御しょうとする回 （時点）
n: 制御しょうとする回の算出に使用されるそれ以前に計測された舶用 ディーゼル機関の移転数と燃料噴射量の回数
前記近似式の舶用ディーゼル機関の回転数を一定に設定した場合の現在噴射す べき燃料噴射量 (u )を算出し、算出した現在の燃料噴射量に整合するように、前記 k
燃料噴射弁開閉機構を制御することを特徴とする舶用ディーゼル機関の燃料噴射 制御装置。
[4] 前記近似式は、
画
Λ =" 一 t +«2Λ-2十… + w 2 +·■·
am,bn : 係数 であることを特徴とする請求項 3に記載の舶用ディーゼル機関の燃料噴射制御装 置。
[5] 前記燃料噴射弁開閉機構は、燃料噴射弁を駆動する液圧シリンダーと、前記液圧 シリンダーのピストンの両側に形成された隔室に切り換え可能に油圧を供給する逆 止弁機構と、前記逆止弁機構を介して前記隔室に加圧された液体を供給する原動 機付きの双方向ポンプと、前記双方向ポンプの動作を制御するドライバ一力 なるこ とを特徴とする請求項 3または 4に記載の汎用ディーゼル機関の燃料噴射制御装置
[6] 前記燃料噴射量制御機構は、
目標とする舶用ディーゼル機関の設定回転数と、前記第 1センサーによって検出さ れた舶用ディーゼル機関の回転数と、前記第 2センサーによって検出された燃料噴 射弁の開度のデータとを入力し、目標とする燃料噴射弁の開度の一次制御信号を出 力する第 1コントローラーと、
前記第 1コントローラーからの一次制御信号と、前記第 2センサーからの燃料噴射 弁の開度の信号とを入力し、燃料噴射弁の開度を目標とする燃料噴射弁の開度に 整合させる二次制御信号を出力する第 2コントローラーと、を有することを特徴とする 請求項 3〜5のいずれかに記載の汎用ディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
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