(57)【要約】【課題】ターボ過給機を備えたエンジンにおいて、ターボラグを考慮してより精密なガバナ制御を行い燃費の改善を図る。【解決手段】ターボ過給機１３Ｔを備える船舶用の主機１３の実回転数を実回転数検出ブロック１４において検出する。回転数指令とされた実回転数の偏差をＰＩＤ演算部１５に入力する。ＰＩＤ演算部１５の出力とＰＩＤ制御規制部１７の出力をスイッチ１６に入力し、一方の出力を選択的にガバナ指令として燃料供給装置１８に出力する。スイッチ１６の切り替えを、回転数指令と実回転数との比較を行う比較部１９により制御し、負荷増大時や加速時に、ターボラグ期間に渡ってＰＩＤ制御規制部１７の出力をガバナ指令とする。ＰＩＤ制御規制部１７は、ターボラグ期間に渡って現ガバナ指令を１％ずつ増大させる。【選択図】図１
2011012664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給機を備えるエンジンのガバナ制御装置であって、
回転数指令とエンジン実回転数の間の偏差に基づきガバナ指令を演算して出力する制御手段と、
前記エンジン実回転数が前記回転数指令よりも小さいときに、所定期間に渡って前記演算に基づくガバナ指令の出力を停止し、その間ガバナ指令を漸次増大して出力する規制手段と
を備えることを特徴とするガバナ制御装置。
【請求項２】
前記所定期間がターボラグ期間に相当することを特徴とする請求項１に記載のガバナ制御装置。
【請求項３】
前記規制手段において、前記ガバナ指令が実質的に連続的に増大されることを特徴とする請求項２に記載のガバナ制御装置。
【請求項４】
前記規制手段において、前記ガバナ指令の増大量が、現ガバナ指令の１％〜１０％に制限されることを特徴とする請求項３に記載のガバナ制御装置。
【請求項５】
前記エンジンが船舶用の主機であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のガバナ制御装置。
【請求項６】
ターボ過給機を備えるエンジンのガバナ制御方法であって、
回転数指令とエンジン実回転数の間の偏差に基づきガバナ指令を演算して出力し、
前記エンジン実回転数が前記回転数指令よりも小さいときに、所定期間に渡って前記演算に基づくガバナ指令を停止し、その間ガバナ指令を漸次増大して出力する
ことを特徴とするガバナ制御方法。
【請求項７】
前記所定期間がターボラグ期間に相当することを特徴とする請求項６に記載のガバナ制御方法。
【請求項８】
前記演算に基づくガバナ指令の出力が停止されたときに、前記ガバナ指令が実質的に連続的に増大されて出力されることを特徴とする請求項７に記載のガバナ制御方法。
【請求項９】
前記演算に基づくガバナ指令の出力が停止されたときの前記ガバナ指令の増大量が、現ガバナ指令の１％〜１０％に制限されることを特徴とする請求項８に記載のガバナ制御方法。
【請求項１０】
前記エンジンが船舶用の主機であることを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載のガバナ制御方法。
【請求項１１】
船体と、前記船体に搭載されるエンジンと、前記エンジンへの過給を行うターボ過給機と、前記エンジンへの燃料投入量を制御するガバナ制御装置とを備え、前記ガバナ制御装置が、回転数指令とエンジン実回転数の間の偏差に基づきガバナ指令を演算して出力する制御手段と、前記エンジン実回転数が前記回転数指令よりも小さいときに、所定期間に渡って前記演算に基づくガバナ指令の出力を停止し、その間ガバナ指令を漸次増大して出力する規制手段とを備えることを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機を備えたエンジンのガバナ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば舶用エンジンの制御では、設定された目標回転数と実回転数の差がなくなるようにガバナ制御が行われる。しかし、ターボ過給機を備えた舶用エンジンにおいて、荒天時の波浪による短い周期の負荷変動に追従して燃料投入量を増減させると、負荷増大時に空気過剰率が低下して燃費の悪化を招く。このような問題に対して、波浪による負荷の増大時に、燃料投入量を一定に保持する構成が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３１６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の構成では、負荷変動に対して燃料投入量を一定に保持しているため、必ずしも十分適正なガバナ制御が行われているとは言えず、燃費の改善も十分とは言えない。また、特許文献１は、波浪による負荷変動における空気過剰率の低下には対応しているが、船舶の加速を目的として目標回転数が上げられる場合に発生する空気過剰率低下の問題に対応することはできない。
【０００５】
本発明は、ターボ過給機を備えたエンジンにおいて、ターボラグを考慮してより精密なガバナ制御を行い燃費の改善を図ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガバナ制御装置は、ターボ過給機を備えるエンジンのガバナ制御装置であって、回転数指令とエンジン実回転数の間の偏差に基づきガバナ指令を演算して出力する制御手段と、エンジン実回転数が回転数指令よりも小さいときに、所定期間に渡って上記演算に基づくガバナ指令の出力を停止し、その間ガバナ指令を漸次増大して出力する規制手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
また本発明のガバナ制御方法は、ターボ過給機を備えるエンジンのガバナ制御方法であって、回転数指令とエンジン実回転数の間の偏差に基づきガバナ指令を演算して出力し、エンジン実回転数が回転数指令よりも小さいときに、所定期間に渡って上記演算に基づくガバナ指令を停止し、その間ガバナ指令を漸次増大して出力することを特徴としている。
【０００８】
所定期間はターボラグ期間に相当することが好ましい。上記演算に基づくガバナ指令の出力が停止されたときに、ガバナ指令が実質的に連続的に増大されて出力されることが好ましく、ガバナ指令の増大量は、例えば現ガバナ指令の１％〜１０％に制限される。また、本発明のガバナ制御装置、制御方法は、特に船舶用の主機の制御に好適である。
【０００９】
また、本発明の船舶は、船体と、船体に搭載されるエンジンと、エンジンへの過給を行うターボ過給機と、エンジンへの燃料投入量を制御するガバナ制御装置とを備え、ガバナ制御装置が、回転数指令とエンジン実回転数の間の偏差に基づきガバナ指令を演算して出力する制御手段と、エンジン実回転数が回転数指令よりも小さいときに、所定期間に渡って演算に基づくガバナ指令の出力を停止し、その間ガバナ指令を漸次増大して出力する規制手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ターボ過給機を備えたエンジンにおいて、ターボラグを考慮してより精密なガバナ制御を行い燃費の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態である舶用エンジンのガバナ制御システムの構成を示すブロック線図である。
【図２】実回転数が回転数指令よりも小さくなったときのガバナ指令の時系列変化を示すグラフである。
【図３】実回転数が回転数指令以上になったときのガバナ指令の時系列変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である舶用エンジンのガバナ制御システムの構成を示すブロック線図である。
【００１３】
本実施形態のガバナ制御システム１０は、ターボ過給機１３Ｔを備え、主軸１１を介してプロペラ１２に連結される主機１３への燃料投入量を制御するものである。ガバナ制御システム１０は、回転数指令を入力とし、主軸１１に設けられたターニングギア（図示せず）の回転をモニタして実回転数検出ブロック１４においてエンジン実回転数を検出して入力側へとフィードバックする。すなわち、回転数指令とエンジン実回転数の偏差がＰＩＤ演算部１５へと入力される。
【００１４】
ＰＩＤ演算部１５に入力された偏差には、それぞれ比例動作Ｐ、積分動作Ｉ、微分動作Ｄが施され、その出力はスイッチ１６に入力される。また、スイッチ１６には、ＰＩＤ制御規制部１７からの出力が入力される。すなわち、スイッチ１６は、ＰＩＤ演算部１５からの出力と、ＰＩＤ制御規制部１７からの出力を選択的に切り替えて、ガバナ指令として主機１３への燃料供給を行う燃料供給装置１８へ供給する。なお、ガバナ指令は、例えばプランジャ容量を制御するレバー位置（ガバナポジション）等に対応する。
【００１５】
ＰＩＤ制御規制部１７は、スイッチ１６からの出力である現在のガバナ指令を入力とし、これに入力の例えば１％を加算して出力する。また、スイッチ１６の切り替えは、実回転数検出ブロック１４からのエンジン実回転数（入力Ａ）と回転数指令（入力Ｂ）の比較を行う比較部１９によって行われる。すなわち、比較部１９は、実回転数が回転数指令よりも小さいときに例えばＨｉ信号を出力して、スイッチ１６はＰＩＤ制御規制部１７からの出力を選択し、それ以外（エンジン実回転数が回転数指令以上）のときに比較部１９は、例えばＬｏ信号を出力して、スイッチ１６はＰＩＤ演算部１５からの出力を選択する。
【００１６】
また、比較部１９の出力は、ＰＩＤ演算部１５のＩ動作における積分値をリセットするためのリセット信号にも利用される。Ｉ動作のリセットは、ガバナ指令をＰＩＤ制御規制部１７からの出力からＰＩＤ演算部１５からの出力に切り替える際に行われるもので、上のＨｉ、Ｌｏ信号の例では、ＨｉからＬｏに切り替えられたときに、積分値は、現在のガバナ指令値にリセットされる。
【００１７】
すなわち、本実施形態のガバナ制御システムでは、実回転数が回転数指令よりも小さいときには、ＰＩＤ制御規制部１７からの出力がガバナ指令として用いられ、エンジン実回転数が回転数指令以上のときには、ＰＩＤ演算部１５からの出力がガバナ指令として用いられる。
【００１８】
図２、図３に、ガバナ制御システム１０におけるガバナ指令の時系列変化をそれぞれ示す。なお、図２、３において、横軸は時間、縦軸はガバナ指令値を表す。また、各図において、実線は、ＰＩＤ演算部１５の出力、破線はスイッチ１６の出力であるガバナ指令の値を示す。
【００１９】
図２は、実回転数が回転数指令よりも小さくなったとき、すなわち負荷が増大し回転数が低下する場合や、回転数指令が上げられた場合（例えば船を加速させる場合）に対応する。図２において、時刻ｔ０に負荷が増大し回転数が低下する、あるいは加速の指令が与えられると、スイッチ１６から燃料供給装置１８へのガバナ指令は、ＰＩＤ演算部１５の出力からＰＩＤ制御規制部１７の出力に切り替えられる。これにより、ガバナ指令は、破線に示されるように期間Ｔに渡って漸次増大し（１％の傾きで）、期間Ｔが経過すると、エンジン実回転数が回転数指令に達し、スイッチ１６の出力は、Ｉ動作を現ガバナ指令値にリセットするとともに、ＰＩＤ演算部１５からの出力に選択を切り替える。
【００２０】
一方、図３は、エンジン実回転数が回転数指令以上となったとき、すなわち負荷が低減し回転数が増大する場合や、回転数指令が下げられた場合（例えば船を減速させる場合）に対応する。図３において、時刻ｔ１に負荷が低減し回転数が増大する、あるいは減速の指令が与えられると、スイッチ１６から燃料供給装置１８へのガバナ指令は、ＰＩＤ演算部１５の出力に維持される。これにより、ガバナ指令は、通常のＰＩＤ制御時の実線と同様に、破線に示されるように変化する。
【００２１】
期間Ｔは、ターボ過給機１３Ｔのターボラグに相当する所定の期間に設定され、これに合わせて、上記増加率は設定される。すなわち、本実施形態では、現在のガバナ指令を漸次１％ずつ増加させる構成としているが、ＰＩＤ制御規制部１７の出力は、略ターボラグ相当する期間にＰＩＤ制御規制部１７からの出力に切り替えられるように漸次増大する構成であればよく、増加率は例えば１％〜１０％程度である。また、増加方法も本実施形態の構成に限定されるものではない。
【００２２】
以上のように、本実施形態によれば、ターボラグが存在しても、荒天時などの負荷増大時や加速時における燃料投入量の急激な増大を抑制し、空気過剰率の低下を防止することができ、これにより燃費を改善することができる。また、負荷低減時や減速時には、より迅速に燃料投入量を減らして、エンジンの過回転を防止できる。更に本実施形態では、ＰＩＤ制御規制時にもガバナ指令は漸次増加しているので、掃気圧の増大に対応して燃料投入量の増大を図ることができ、より適正なガバナ制御を実現できる。
【００２３】
なお、本発明は、特に大型の舶用ディーゼルエンジンにおいて特に有効であるが、例えば陸用の大型エンジンに適用することも可能である。
【００２４】
更に、制御方法についてはＰＩＤ制御に限らず、現代制御理論、適用制御、学習制御等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  過給機付舶用エンジンのガバナ制御システム
１１  主軸
１２  プロペラ
１３  主機
１３Ｔ  ターボ過給機
１４  実回転数検出ブロック
１５  ＰＩＤ演算部
１６  スイッチ
１７  ＰＩＤ制御規制部
１８  燃料供給装置
１９  比較部
【図１】
2011012664.tif 000003
【図２】
2011012664.tif 000004
【図３】
2011012664.tif 000005