(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷増加に伴って、無負荷時の機関回転数から機関回転数が減少する、ドループ制御を行う舶用機関の燃料噴射量の制御方法において、
無負荷時に設定された目標機関回転数（Ｎ１）から、負荷（Ｒ３−Ｒ２）がかかったときに前記負荷に応じた回転数減少量（Δｎ＝Ｎ１−Ｎ４）を減じた、負荷時の目標機関回転数（Ｎ４）を算出し、
負荷状態で、無負荷時の目標機関回転数（Ｎ１）から、ドループ特性に従って減少する実機関回転数（Ｎ２）を、前記負荷時の目標機関回転数（Ｎ４）となるよう、回転数を補正（ΔＮ＝Ｎ４−Ｎ２）する回転数補正制御（アイソクロナス制御）を、前記ドループ制御に割り込ませる制御を行うことを特徴とする、舶用機関の燃料噴射量の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舶用機関の燃料噴射量の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガバナコントローラは、現在の機関回転数やアクセル位置、及び燃料噴射量を調整するラック位置の情報を得て適切な機関回転数になるように機関を制御する。ここで、燃料噴射量を調整するのに従来からドループ制御とアイソクロナス制御が用いられている。
【０００３】
ドループ制御は、機関に負荷がかかるとその負荷の大きさに応じて機関回転数を減少させながら燃料の噴射量を増加させる制御方法であり、ドループ制御を用いた場合は、船体の慣性が小さい無負荷領域（図２の二点鎖線Ａより下側）では燃料噴射量に対する機関回転数の減少量を多くしてハンチングを防止し、又、船体の慣性が大きい負荷領域（図２の二点鎖線Ａより上側）では燃料噴射量に対する機関回転数の減少量を少なくすることによりアクセルの入れ込み量に対する船速の応答性を向上させていた。
【０００４】
アイソクロナス制御は、機関に負荷がかかり機関回転数が減少すると、減少した分だけ回転数を戻して元の機関回転数に補正し、一定の機関回転数を維持する制御方法である。
【０００５】
アイソクロナス制御を実施すると、機関にかかる負荷の大きさによらず機関回転数を一定に保つことができるが、逆に操船者が今、機関に負荷がかかっているのかどうかを認識することができず、例えば、漁船で魚群が網にかかると負荷が増大するが、アイソクロナス制御により機関回転数が一定に保たれると、操船者は魚群が網にかかったことを機関回転数計で目視確認することができない。
【０００６】
また、基本ガバナ制御（ドループ制御）自体の勾配を大きくする、つまり図２の直線ａ、ｂ、ｄの勾配を破線ｅの勾配にすると、機関回転数の減少は緩和されるが、今度は逆に負荷変動に対して機関回転数が収束せずにハンチングを起こしてしまう。
【０００７】
この場合、基本ガバナ制御（ドループ制御）の制御周期（例えば５ｍｓ）を回転数補正制御（アイソクロナス制御）の制御周期（例えば２０ｍｓ）並に変更すると、ハンチングは防止できるが機関の加速、減速の応答性が悪化する。経験上、ドループ制御の制御周期は５ｍｓ程度にしておくことが、操船者がストレスを感じない応答性を発揮することができるため、ドループ制御の制御周期を大きく設定するのは好ましくない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの課題を解決するため、本発明は、機関に負荷がかかると、機関回転数の減少量をドループ制御のみを実施している場合よりも緩和し、かつハンチングを起こさないアイソクロナス制御に似た制御方法（以下、擬似アイソクロナス制御と呼ぶ）を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
負荷増加に伴って、無負荷時の機関回転数から機関回転数が減少する、ドループ制御を行う舶用機関の燃料噴射量の制御方法において、無負荷時に設定された目標機関回転数から、負荷がかかったときに前記負荷に応じた回転数減少量を減じた、負荷時の目標機関回転数を算出し、負荷状態で、無負荷時の目標機関回転数から、ドループ特性に従って減少する実機関回転数を、前記負荷時の目標機関回転数となるよう、回転数を補正する回転数補正制御（アイソクロナス制御）を、前記ドループ制御に割り込ませる制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、舶用機関で使用する電子ガバナコントローラ１の信号伝達経路を示している。図１において、電子ガバナコントローラ１は、ＣＰＵ１１、アナログ入力回路１２、設定入力回路１３、回転数入力回路１４及びトランジスタ出力回路１５で構成されている。
【００１１】
アクセルセンサ３は、アクセルの入れ込み量を検出し、アクセル位置検出信号をアナログ入力回路１２を介してＣＰＵ１１に入力する。ラック位置検出装置２は、燃料噴射量を調整するラックの位置を検出し、ラック位置検出信号をアナログ入力回路１２を介してＣＰＵ１１に入力する。機関回転数検出装置４は、機関回転数を検出し、機関回転数検出信号を回転数入力回路１４を介してＣＰＵ１１に入力する。
【００１２】
ＣＰＵ１１は、アクセル位置検出信号から負荷時の目標機関回転数（例えば図２の破線ｅ上の点Ｇにおける機関回転数Ｎ４）を算出し、現在の機関回転数（機関回転数検出信号で把握する。例えば図２の実線ａ上の点Ｆの機関回転数Ｎ２）との差分を補正するようにトランジスタ出力回路１５を介してラックアクチュエータ５へ出力し、ラックアクチュエータ５を操作して燃料噴射量を調整する。
【００１３】
図２は、本発明の舶用機関の燃料噴射量の制御方法を適用した燃料噴射量（ラック位置）と機関回転数の関係をグラフで示したものである。右上がりの破線は、無負荷時（アイドル状態）における機関回転数と燃料噴射量（ラック位置）をプロットしたものである。以下において、無負荷時の機関回転数をアイドル回転数と呼ぶことにする。
【００１４】
今、アイドル回転数がＮ１のときに機関に負荷がかかった場合を図２を参照しながら考える。機関回転数Ｎ１時のアイドル状態においては、点Ｅがただ一つ定まる。ＣＰＵ１１（図１）にインプットされている予め作成された燃焼噴射量に対する機関回転数の減少の割合を設定したマップ（図示せず）を元に、この点Ｅを起点として、機関にかかった負荷の大きさにより実線ａがただ一つだけ選定される。
【００１５】
アイドル回転数（例えばＮ１）は、アクセルセンサ３（図１）で検出されるアクセル位置検出信号により算出される。また、この右上りの破線上から左上がりの実線ａ、ｂが描かれているが、この実線ａ、ｂは、アイドル回転数がそれぞれＮ１、Ｎ６で機関に負荷がかかった際の機関回転数とラック位置の関係をプロットしたものである。実線ａは機関回転数Ｎ１で規定され、また実線ｂは機関回転数Ｎ６で規定されるドループ制御を示すグラフである。
【００１６】
ドループ制御ではアイドル回転数Ｎ１の時に負荷がかかると、機関回転数はＮ２になる。つまり（Ｎ１−Ｎ２）分だけ機関回転数が減少する。これに対して機関に負荷がかかった際に、機関回転数を最初のＮ１に自動的に補正する制御方法としてアイソクロナス制御がある。ドループ制御がアイドル回転数Ｎ１で決まる実線ａ上を点Ｅから点Ｆへ推移するのに対して、アイソクロナス制御では、実線ａ上から機関回転数Ｎ５で決まる実線ｄ上のＨ点にシフトさせる。
【００１７】
図２では実線ａに平行なグラフは実線ｂ及びｄしか示していないが、実線ａ−ｄ間には、実線ａと平行でアイドル回転数で決まるラック位置−機関回転数グラフが無数に存在し、これら無数のグラフにおいて、上方（右方）のグラフにシフトしながら、負荷がかかった状態で、点Ｈ（機関回転数：Ｎ１）に到達するのである。勿論、実線ａに平行なラック位置−機関回転数グラフは、実線ａ−ｄ間以外にも存在する。
【００１８】
アイソクロナス制御では、機関回転数の減少量をラック位置補正量の算出基準としているので、算出された燃料補正量ではタイムラグが生じた分だけ不足し、補正された燃料の噴射量では機関回転数の減少を矯正することはできない。その為、負荷が大きいとその分機関回転数の減少量が大きくなるが、機関回転数が目標回転数に収束するまでラック位置の調整操作は繰り返され、機関回転数をＮ１に補正することができる。
【００１９】
以上のように従来のアイソクロナス制御では、機関回転数がＮ１（点Ｅ）だったところ、負荷が大きくなり実線ａに沿って点Ｆまで移動し、燃料噴射量を増加させながら機関回転数がＮ２に下がると、グラフ上の点ＦからＨ点に移動させる。点Ｈは機関回転数Ｎ１であり、従来のアイソクロナス制御では設定した機関回転数Ｎ１が維持される。しかし本発明の舶用機関の燃料噴射量の制御方法では、点Ｅから左上がりの破線ｅ上の点Ｇ（負荷時の目標機関回転数：Ｎ４）まで戻し（戻す行程は後述する）、当初の機関回転数Ｎ１よりも（Ｎ１−Ｎ４）分だけ回転数を故意に減少させる。
【００２０】
つまり、ドループ制御を示す実線ａ、ｂ及びｄとは別に、アイドル回転数によって決定する負荷に対応した機関回転数マップ（破線ｅ）を予め設定しておき、ＣＰＵ１１（図１）に記憶させておく。ここで、図２に示す破線ｅは、機関回転数Ｎ１の点Ｅに対してのみならず、図２のアイドル状態を示す破線上の全域（例えば点Ｑ）に渡って存在する。
【００２１】
実線ａに沿ってドループ制御により点Ｅから点Ｆへ推移した後、点Ｆにおいて機関回転数Ｎ２が安定しているうちに燃料噴射量のみを増加させると、図２の点Ｐに達する。点Ｐは、アイドル回転数Ｎ６で規定されるドループ線上の点であり、点Ｐに推移して目標機関回転数をＲ１にすると、当初、点Ｅのアイドル回転数Ｎ１時にかかった負荷の大きさが、Ｒ１の量の燃料噴射量を必要としないので、点Ｐから実線ｂに沿って点Ｇまで推移し、機関回転数はＮ４となる。
【００２２】
通常のアイソクロナス制御では、燃料の噴射量の増加に対して機関回転数は一定（繰り返し補正されながら一定を保つ）であり、図２の縦軸に平行な線上（機関回転数がＮ１）を推移していたが、本発明では、これを負の傾きをもつ破線ｅ上を推移するように機関回転数が例えば図２のΔｎだけ減少するように制御する。つまり、図２に複数の細線の矢印で示すように、点Ｆ、点Ｉを経て点Ｇ、点Ｊのように破線ｅ上に存在するように制御する。
【００２３】
図３は、基本ガバナ制御（ドループ制御）と回転数補正制御（擬似アイソクロナス制御）を破線で区切りながら、両制御の相対関係を示した流れ図である。基本的には制御周期５ｍｓでドループ制御を行い、制御周期２０ｍｓで擬似アイソクロナス制御を行う。
【００２４】
まず、図３の右側の基本ガバナ制御（ドループ制御）から説明する。ラック位置検出センサ２（図１）により実際のラック位置Ｒ３を検出してＣＰＵ１１（図１）に入力し、アクセルセンサ３により入力されたアクセルの入れ込み量からＣＰＵ１１（図１）が目標機関回転数Ｎ１を算出し、かつ機関回転数検出装置４から現時点の機関回転数Ｎ２がＣＰＵ１１（図１）に入力され、これらラック位置Ｒ３、目標機関回転数Ｎ１、及び機関回転数Ｎ２から、ＣＰＵ１１（図１）は目標ラック位置Ｒ１を次式で算出する。
Ｒ１＝（Ｎ１−Ｎ２＋ΔＮ）・Ｄ＋Ｒ２
【００２５】
ここで、Ｄは直線ａ、ｂ及びｄの傾きの絶対値（以下ドループ係数と呼ぶ）、ΔＮはアイソクロナス補正回転数である。この計算式で算出された目標ラック位置にラックアクチュエータ５（図１）でラックを移動させ、燃料噴射量を制御する。この制御は５ｍｓ毎に行う（制御周期５ｍｓ）。
【００２６】
次に、図３の左側の回転数補正制御（擬似アイソクロナス制御）について説明する。つまりΔＮの算出方法について説明する。まず、ラック位置検出センサ２（図１）により検出されたラック位置Ｒ３をＣＰＵ１１に入力し、次式により回転数減少量Δｎを算出する。
Δｎ＝（Ｒ３−Ｒ２）／Ｋｎ
ここでＲ２は点Ｅにおけるラック位置（アイドル回転数）を、また、Ｋｎは破線ｅの傾きの絶対値であり、機関回転数減少量ゲインである。
【００２７】
アクセルセンサ３から検出された検出信号から算出された目標機関回転数Ｎ１から上記回転数減少量Δｎを差し引いたものを負荷時の目標機関回転数（図２の破線ｅ上の点）とし、実回転数との間に差が生じた場合には、その偏差を積分して回転数補正量ΔＮを算出する。
【００２８】
回転数補正量ΔＮは、擬似アイソクロナス積分値（回転数補正量）をＮ（ｎ）とし、擬似アイソクロナスゲインをＫｓとすると、次式で算出することができる。
ΔＮ＝｛（Ｎ１−Δｎ−Ｎ２）＋Ｎ（ｎ−１）｝・Ｋｓ
【００２９】
機関にかかる負荷の大きさが変化し、実回転数が変化すれば、上記制御を行い、負荷の大きさに応じた回転減少量に調整する。以上の制御は、制御周期を変更することで負荷変動時の応答性を変えることができる。また、機関回転数減少量ゲインＫｎを変更することにより、任意に機関回転数減少量が設定できるので、回転域等により機関回転数減少量ゲインを変更することにより、自由に機関の負荷特性を設定することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の燃料噴射量の制御方法を適用すると、ドループ制御のみを実行している時よりも機関回転数の減少を緩和し、かつハンチングを防止することが出来て、負荷領域において船体に負荷がかかったことを機関回転数計の針が振れることで操船者が目視確認することができ、操船性が向上する。
【００３１】
本発明は、図２のドループ制御を示す実線ａ、ｂに沿って下がった機関回転数を、所定分だけ向上させて所定の負の傾きをもつ破線ｅ上に載せたことに特徴があり、アイソクロナス制御を実施しながら機関回転数を減少させることで、波浪の影響を受けたり、漁船で魚群が網にかかったことを機関回転数計で視覚的に確認することができ、適切な操船を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】舶用機関の電子ガバナコントローラの構成図である。
【図２】燃料噴射量と機関回転数の関係を示すグラフである。
【図３】本発明による舶用機関の燃料噴射量の制御方法の流れ図である。
【符号の説明】
４  機関回転数検出装置
【図１】
0004247374.tif 000002
【図２】
0004247374.tif 000003
【図３】
0004247374.tif 000004