(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル主機関の回転数を制御する電子ガバナシステムにおいて、
指令回転数と前記ディーゼル主機関の実回転数との偏差に応じた回転角により前記ディーゼル主機関への燃料供給量を制御し、前記ディーゼル主機関の回転数を決定するサーボモータと、
前記サーボモータの回転角に応じたパルス数をカウントするカウンタ手段と、
システム電源のオン後、このカウンタ手段のカウント値を一定時間ごとにサンプリングし、サンプリングした前回と今回のカウント値を比較するとともに、レバー機構のレバーがメカストッパに当たって、サーボモータの回転が極低速または停止し、これらサンプリングしたカウント値の変化が予め設定した値より小さくなったときに零点設定する位置演算制御手段とを具備したことを特徴とする電子ガバナシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶用ディーゼル主機関の回転数を制御する電子ガバナシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶用ディーゼル主機関では、その運転状態において、回転数を自動的に最適に制御するための電子ガバナシステムが用いられている。
【０００３】
図３（ａ）は、このような電子ガバナシステムの一例を示すもので、主機リモートコントローラ１からディーゼル主機関３の単位時間当たりの回転数（Ｑｒｐｍ）をコントロールユニット２に指令する。一方、ディーゼル主機関３の実回転数（Ｐｒｐｍ）は、時間単位に通過するフライホイール４の外周に切られた歯車の歯数を、回転数ピックアップ５により数えることにより得ている。
【０００４】
これら指令回転数（Ｑｒｐｍ）および実回転数（Ｐｒｐｍ）は、コントロールユニット２により偏差が演算されるとともに、この偏差に応じてＰＩＤ制御部２０１によりアクチュエータ６の最適位置が求められ、リミッタ２０２を介してアクチュエータドライブユニット７に制御指令として出力される。ここで、リミッタ２０２は、アクチュエータ６の作動上限位置を設定し、ディーゼル主機関３の燃料ポンプ３０１への燃料供給が設定値以上にならないように規制してディーゼル主機関３の過負荷を防止するとともに、正常運転時にアクチュエータ６が所定の位置以下に行かないように設定するものである。これらの設定は、操作パネル８により行なわれるようになっている。
【０００５】
アクチュエータ６は、サーボモータ６０１と、その出力軸に設けられた減速ギア６０２、この減速ギア６０２に連結された出力軸６０３、さらにサーボモータ６０１の後端側に設けられたブレーキ６０４およびレゾルバ６０５によって構成されている。この場合、サーボモータ６０１は、正常運転の状態にあると、ブレーキ６０４を開放状態にしている。
【０００６】
そして、アクチュエータドライブユニット７からの指令がサーボモータ６０１に入力されると、サーボモータ６０１は駆動され、出力軸６０３の角度を変えるべき回転される。この場合、サーボモータ６０１の出力軸６０３は、レバー機構９を介してディーゼル主機関３の燃料ポンプ３０１に連結されている。レバー機構９は、出力軸６０３にレバー９０１の一方端部を固定するとともに、燃料ポンプ３０１の入力軸９０２にレバー９０３の一方端部を固定し、さらに、これらレバー９０１と９０３の他方端部にピン９０５を介して連結レバー９０４を回転自在に接続し、アクチュエータ６の出力軸６０３と燃料ポンプ３０１の入力軸９０２を、常に同時に、同方向に、同角度だけ変位させ、燃料ポンプ３０１による燃料供給量を増減させることで、ディーゼル主機関３の回転数を増減させるようになっている。
【０００７】
これにより、主機リモートコントローラ１より与えられる指令回転数（Ｑｒｐｍ）と回転数ピックアップ５により計測されるディーゼル主機関３の実回転数（Ｐｒｐｍ）により、これら指令回転数（Ｑｒｐｍ）と実回転数（Ｐｒｐｍ）の偏差が零になるようにディーゼル主機関３の回転数が制御される。このとき、レゾルバ６０５によってサーボモータ６０１の正、逆の回転変位角信号がアクチュエータドライブユニット７にフィードバックされ、パルス信号に変換され、このパルス信号とＰＩＤ制御部２０１の指令値との偏差値に基づいてサーボモータ６０１が駆動されるとともに、出力軸６０３の零位置からの変位量がパルス数の積算値として把握される。
【０００８】
ところで、このような電子ガバナシステムでは、リミッタ２０２の設定および制御は、零点（燃料供給０％）を基準として行なっており、この零点の設定は、極めて重要である。
【０００９】
そこで、このような零点の設定は、システム電源（ＡＣまたはＤＣ）をオンするごとに行なう他、異常発生によりブレーキ６０４が作動し、アクチュエータ６の現状を保持したまま停止したような場合、これらを復帰させる際に再設定として行ない、その後、設定を確認し運転を開始するようにしている。ここでのブレーキ６０４が作動する異常には、制御用ＣＰＵの異常、コントロール用Ａ−Ｄコンバータの異常、回転数指令またはシステム異常、手動運転から電子ガバナシステムによる自動運転への切換えなどがある。
【００１０】
また、この零点設定に用いられる零点位置は、図３（ｂ）に示すように、燃料ポンプ３０１の入力軸９０２に固定したレバー９０３を零方向（図示反時計方向）に回転させたとき、燃料ポンプ３０１での燃料供給が零になる位置にメカストッパ９０６を配置しておき、このメカストッパ９０６にレバー９０３が当接し回転できなくなる位置を零点とし、この零点位置を基点としたレバー９０３の図示時計方向の回転変位量により燃料ポンプ３０１での燃料供給量を決定するようにしている。
【００１１】
そして、このように構成された零点位置を検出するには、図４に示すように、まず、ステップＳ４０１で、システム電源がオンになると、ステップＳ４０２で、ブレーキ開放電源もオンになり、ブレーキ６０４が開放され、ステップＳ４０３で、零点設定モードが設定される。この状態で、ステップＳ４０４で、サーボモータ６０１を零点方向に回転させ、燃料ポンプ３０１の入力軸９０２に固定したレバー９０３を零方向（図示反時計方向）に回転させる。そして、ステップＳ４０５で、レバー９０３がメカストッパ９０６に当接し回転できなくなり、サーボモータ６０１の電流値Ｉが急増する状態を監視する。ここで、サーボモータ６０１の電流値Ｉが予め設定した最高値Ｉｍａｘを越えると、レバー９０３がメカストッパ９０６に当接し回転できなくなったものと判断し、続けて、ステップＳ４０６で、この状態が予め設定した保持時間Ｔｏを経過するのを判断すると、ステップＳ４０７で、この状態にあるレバー９０３の位置を零点と認識し、ステップＳ４０８で、零点設定モードを解除し、ステップＳ４０９で、電子ガバナシステムの制御を開始するようにしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような零点位置の検出方法によると、サーボモータ６０１を零点方向に回転させ、レバー９０３がメカストッパ９０６に当接し回転できなくなるまで押付け、サーボモータ６０１に大電流を所定時間流し続けるようになるため、動作に無理があり、安定した動作を長期間に亘って維持するのが難しいという問題があった。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、正確で無理のない零点検出を行なうことができる電子ガバナシステムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ディーゼル主機関の回転数を制御する電子ガバナシステムにおいて、指令回転数と前記ディーゼル主機関の実回転数との偏差に応じた回転角により前記ディーゼル主機関への燃料供給量を制御し、前記ディーゼル主機関の回転数を決定するサーボモータと、前記サーボモータの回転角に応じたパルス数をカウントするカウンタ手段と、システム電源のオン後、このカウンタ手段のカウント値を一定時間ごとにサンプリングし、サンプリングした前回と今回のカウント値を比較するとともに、レバー機構のレバーがメカストッパに当たって、サーボモータの回転が極低速または停止し、これらサンプリングしたカウント値の変化が予め設定した値より小さくなったときに零点設定する位置演算制御手段とを具備したことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従い説明する。
【００１６】
図１は、本発明が適用される電子ガバナシステムの概略構成を示すもので、図３と同一部分には、同符号を付している。
【００１７】
この場合、コントロールユニット２には、サーボモータ６０１の回転角度をカウント値で記憶するカウンタ２０３、このカウンタ２０３のカウント値を用いて零点を判断する位置演算制御装置２０４が設けられている。この場合、位置演算制御装置２０４は、所定の時間間隔でサンプリングした前回のカウンタ２０３のカウント値を一時的に記憶するレジスタ２０５を有している。
【００１８】
その他は、図３と同様である。
【００１９】
次に、このように構成した実施の形態の動作を説明する。
【００２０】
この場合、システム電源（ＡＣまたはＤＣ）が正常動作の下で切られた場合、または、異常発生によりブレーキ６０４が作動し、アクチュエータ６の現状を保持したまま停止したような場合、レバー機構９のレバー９０１、９０３は、メカストッパ９０６と上限位置との間の所定位置に停止されている。
【００２１】
この状態から、システム電源（ＡＣまたはＤＣ）がオンになると、上述の停止状態から、零点検出が実行される。
【００２２】
この場合、図２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２０１で、システム電源がオンになると、ステップＳ２０２で、ブレーキ開放電源もオンになり、ブレーキ６０４が開放され、ステップＳ２０３で、零点設定モードが設定される。
【００２３】
この状態で、ステップＳ２０４に進み、カウンタ２０３のカウント値ＰLnおよびレジスタ２０５の記憶値ＰRをリセットし、それぞれＰLn＝０、ＰR＝０に初期化する。
【００２４】
次いで、ステップＳ２０５で、サーボモータ６０１を零点方向に回転させ、燃料ポンプ３０１の入力軸９０２に固定したレバー９０３を零方向（図示反時計方向）に回転させる。この場合、サーボモータ６０１の回転角は、レゾルバ６０５により検出され、このレゾルバ６０５の出力であるアナログ信号は、アクチュエータドライブユニット７でデジタル信号のパルス数に変換され、コントロールユニット２のカウンタ２０３にサーボモータ６０１の回転角に対応するパルス数としてカウントされる。
【００２５】
そして、ステップＳ２０６で、所定の時間（サンプリング時間：数１０ｍｓｅｃ）を経過するのを待って、ステップＳ２０７で、この時点でのサーボモータ６０１の回転角に応じたカウンタ２０３のカウント値ＰLnを位置演算制御装置２０４に取込み、ステップＳ２０８で、レジスタ２０５に記憶された前回のカウント値ＰRを参照して、零点位置の検出判断を行なう。
【００２６】
この場合、位置演算制御装置２０４は、所定の時間間隔でサンプリングされたカウント値をＰL１，ＰL２，…，ＰLn-1，ＰLnとして、サーボモータ６０１が零点方向に回転するとき、これらを負方向と定めると、これらカウント値ＰL１，ＰL２，…，ＰLn-1，ＰLnは、負の整数値となり、回転が継続している限り前回のカウント値ＰLn-1より今回のカウント値ＰLnの絶対値が常に大になる。このことから、前回と今回のカウント値の比較（ＰLn-1−ＰLn）の結果は、常に正の整数となるが、レバー機構９のレバー９０３がメカストッパ９０６に当たって回転を停止すると、ＰLn-1＝ＰLn、つまり、ＰLn-1−ＰLn＝０となる。従って、レバー９０３がメカストッパ９０６に当たっての回転停止は、厳密には、ＰLn-1−ＰLn＝０により判断できるが、現実には、制御系には、ガタや弾性が存在するので、この関係のみで零点位置を判定するのは好ましくない。そこで、予め、経験や試験で求めた比較的小さな値Ｋ（Ｋは、正の整数、例えば２とか３のような整数）を設定しておき、ＰLn-1−ＰLnがＫより小さくなった時に回転停止したと見なすようにしている。つまり、ＰLn-1−ＰLn＜Ｋより
ＰLn-1（ＰR）−ＰLn−Ｋ＝０…（１）
を零点判断の基準としている。なお、ここでは、説明の便宜上、前回のカウント値をＰLn-1で説明しているが、実際は、レジスタ２０５に記憶されるカウント値ＰRが用いられる。
【００２７】
これにより、位置演算制御装置２０４において、ステップＳ２０８で、サンプリング毎に取込まれるカウント値ＰLnについて（１）式の条件が満されているか否かを判断する。そして、（１）式の条件が満されていなければ、ステップＳ２０９で、今回のカウント値ＰLnを前回のカウント値ＰRとしてレジスタ２０５に記憶させ、ステップＳ２１０で、ｎをｎ＋１して、ステップＳ２０５に戻り、（１）式の条件が満されるまで、上述したと同様な動作を繰り返す。
【００２８】
その後、レバー機構９のレバー９０３がメカストッパ９０６に当たって、サーボモータ６０１の回転が極低速または停止し、（１）式の条件が満されるようになると、この時の位置が零点位置と判断され、システム内にセットされる（零点設定完了：ステップＳ２１１）。
【００２９】
そして、ステップＳ２１２で、零点設定モードを解除してシステム制御モードに切換えられ、ステップＳ２１３で、電子ガバナシステムの制御を開始するようになる。
【００３０】
従って、このようにすれば、ディーゼル主機関３への燃料供給量を零とした零点位置に向けてのサーボモータ６０１の回転角に応じたパルス数をカウンタ２０３でカウントし、このカウンタ２０３のカウント値を一定時間ごとに位置演算制御装置２０４に取込み、これら取込まれるカウント値を前回のカウント値と比較するとともに、これらカウント値の変化が予め設定した値Ｋより小さくなったときの位置を零点位置として判断するようにしたので、従来のレバーがメカストッパに当接し回転できなくなるまで押付け、サーボモータに大電流を所定時間流し続けるようにしたものと比べ、サーボモータなどに無理のかからない状態で、零点検出を行なうことができ、正確で、安定した動作を長期間に亘って維持することができる。
【００３１】
また、位置演算制御装置２０４へのカウント値のサンプリング時間は、数１０秒程度の短い時間なので、実際にレバー９０３がメカストッパ９０６に当たってからの零点位置の判定も短時間で行なうことができ、サーボモータ６０１への過負荷を低減することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、システム電源のオン後、カウンタ手段のカウント値を一定時間ごとにサンプリングし、サンプリングした前回と今回のカウント値を比較するとともに、レバー機構のレバーがメカストッパに当たって、サーボモータの回転が極低速または停止し、これらサンプリングしたカウント値の変化が予め設定した値より小さくなったときに零点設定するようにしたので、正確で無理のない零点検出を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】一実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】従来の電子ガバナシステムの概略構成を示す図。
【図４】従来の電子ガバナシステムの動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１…主機リモートコントローラ
２…コントロールユニット
２０１…ＰＩＤ制御部
２０２…リミッタ
２０３…カウンタ
２０４…位置演算制御装置
２０５…レジスタ
３…ディーゼル主機関
３０１…燃料ポンプ
４…フライホイール
５…回転数ピックアップ
６…アクチュエータ
６０１…サーボモータ
６０２…減速ギア
６０３…出力軸
６０４…ブレーキ
６０５…レゾルバ
７…アクチュエータドライブユニット
８…操作パネル
９…レバー機構
９０１．９０３…レバー
９０２…入力軸
９０３…レバー
９０４…連結レバー
９０５…ピン
９０６…メカストッパ
【図１】
0004326080.tif 000002
【図２】
0004326080.tif 000003
【図３】
0004326080.tif 000004
【図４】
0004326080.tif 000005