JPH0270299A - エンジン駆動型発電機の出力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンで駆動される発電機に関し、特にそ
の出力を負荷に応じて制御するようにした出力制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

エンジン駆動型発電機は、ガソリンエンジンあるいはガ
スエンジン等で発電機を回転駆動し、交流出力あるいは
直流出力を取り出すように構成されている。従来のエン
ジン駆動型発電機では、例えば直流出力を取り出す場合
は、交流発電機からの出力を整流した程度の脈流状態で
取り出すのが一般的であり、また、交流出力を取り出す
場合は、負荷の大小にかかわらず、エンジン回転速度を
一定に保つのが一般的である。

（発明が解決しようとする問題点〕 上述のように、従来のエンジン駆動型直流発電機は、交
流出力を単に整流しただけの脈流出力を取り出しており
、出力の安定供給という点で不十分である。また、従来
のエンジン駆動型交流発電機は、高負荷時を基準とした
エンジン回転速度に設定されているから、低負荷時には
エンジンが過回転することとなり、それだけ騒音の点で
不利であるとともに、省エネルギーの観点からも無駄と
なっている。

本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたも
ので、出力の安定供給、静齋性の確保。

及び省エネルギーを図ることのできるエンジン駆動型発
電機の出力制御装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、エンジン駆動型発電機の出力制御装置におい
て、負荷の大きさを検出する手段と、エンジン回転速度
が該検出負荷値に応した回転速度になるように、吸入空
気量及び燃料の何れか一方又は両方を制御する回転速度
制御手段とを備えたことを特徴としている。

ここで本発明におけるエンジンとしては、ガソリンを燃
料とするガソリンエンジン及び都市ガスプロパンガス等
のガスを燃料とするガスエンジンが採用できる。そして
、ガソリンエンジンを採用した場合は、燃料及び吸入空
気量の両方の流量制御が必要となるが、ガスエンジンを
採用した場合は、必ずしも両方を制御する必要はなく、
燃料のみを流量制御してもよい。

また、本発明は直流、交流発電機の両方に適用できる。

そして、エンジン回転速度の制御方法としては、交流出
力を取り出す場合は、例えば整流回路と直流−交流変換
回路（インバータ）との間に配置したコンデンサの電圧
レベルが所定値になるように、また、直流出力を取り出
す場合は、例えばバッテリの電圧レベルが所定値になる
ように、それぞれエンジン回転速度を制御する方法が採
用できる。

〔作用〕

本発明に係る出力制御装置によれば、出力電圧が負荷に
応じた値になるようにエンジン回転速度が制御されるの
で、出力供給の安定性を向上できる。また、従来のエン
ジン回転速度一定の場合に比較して、低負荷時のエンジ
ン回転速度が低くなり、全ての負荷領域を通して見た場
合の平均的な騒音レベルが低下し、静粛性を改善できる
。また、負荷レベルに応じてエンジンが回転するから、
無駄に燃料を消費することがなく、省エネルギーを図る
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例によるガスエン
ジン駆動型交直両用発電機の出力制御装置を説明するた
めの図である。

本実施例装置の回路構成を示す第１図において、ｌは都
市ガス、プロパンガス等のガス燃料を使用するガスエン
ジン、２は該エンジン１の始動用スタータである。３．
４はそれぞれ交流出力用、直流出力用三相交流発電機で
、該各発電機３，４はそれぞれエンジン１のクランク軸
で駆動されるロータコイル（図示せず）とステータコイ
ル３ａ。

４ａを備えている６５ａ、５ｂは上記発電機３゜４から
の三相交流を整流するための整流器、６は負荷検出用コ
ンデンサ、７は交流出力取り出し時にオンする交流比カ
スインチ、８は上記整流器５ａからの直流を交流に変換
する直流−交流変換回路（インバータ回路）、９は交流
出力端子である。

また、１０は直流出力取り出し時にオンするバイパスス
イッチ、１１は上記ロータコイルに流れる電流を調整し
て発生電圧を一定にするレギュレータ、１２は運転開始
時にオンする運転スイッチ、１３はスタータスイッチ、
１３ａはスタータリレーである。また、１４はバッテリ
であり、これは直流出力時の負荷検出手段にもなってい
る。また、１５は直流出力時にオンする直流出力スイッ
チ、１６は直流出力端子である。

そして、１７は手動式の交直選択スイッチであり、１５
ａ、？ａは該選択スイッチ１７によってオン、オフし、
上記直流出力スイッチ１５．交流出力スイッチ７をオン
、オフさせる直流、交流リレーである。また、１８は上
記選択スイッチ１７と連動して交流側、直流側に切り替
えられる切り替えスイッチ、１９は出力発生時に点灯す
る表示灯、２０はガスコントロールパルプ、２１はオイ
ルポンプ、２２はグロープラグであり、これらはコント
ロール回路３３で制御される。このコントロール回路３
３はエンジン回転速度制御手段になっている。

上記コントロール回路３３のブロック図である第２図に
おいて、該回路３３はガス流量制御系Ａと、オイルポン
プ制御系Ｂと、出力制御系Ｃと、グロープラグ制御系り
とから構成される装置上記ガス流量制御系Ａは、上記負
荷検出手段としてのコンデンサ６、バッテリ１４の電圧
が基準値に一致するようにガスコントロールバルブ２０
を制御するとともに、エンジン停止時には該バルブ２０
を閉じるための系である。この制御系Ａは、上記コンデ
ンサ６又はバッテリ１４の電圧と基準電圧と比較し、制
御量を出力するｐ＋制御器２３゜該制御器２３がらの制
御量に対応してパルス幅を変化させるＰＷＭ（パルス幅
変調回路）２４．該回路からの出力及び後述のエンジン
運転検出信号がいずれもハイのときハイを出力するアン
ド回路２７ａ、及び該回路からの出力を反転する反転増
幅器２８ａとからなる。

上記オイルポンプ制御系Ｂは、エンジン回転時にオイル
ポンプ２１を作動させるためのものであり、発電機出力
を周波数−電圧変換するコンバータ２５．該変換電圧と
基準電圧とを比較してエンジン運転中か否かを検出する
比較器２６．該比較器出力（エンジン運転検出信号）と
ＰＷＭ２９の出力（パルス幅一定）を再入力とするアン
ド回路２７ｂ２反転増幅器２８ｂからなる。

また、上記出力制御系Ｃはスタータを作動させておらず
、かつ発電機出力が所定値以上の場合にのみ出力するた
めの系、つまりスタータにより発電されている場合は出
力を出さないための系であり、スタータ作動時にローと
なるスタータ信号を反転させる反転回路３０．該反転出
力と上記比較器２６の出力を再入力とするアンド回路２
７Ｃ３及び反転増幅器２８Ｃからからなる。

さらにまた上記グロープラグ制御系りは、グロープラグ
２２を、エンジン始動時には高電圧に、通常は低電圧に
それぞれ保持してエンジンの点火及び安定回転を図るた
めの系であり、上記コンデンサ等の電圧と上記反転回路
３０の出力が入力される電圧制御用ＰＷＭ３１．増幅器
３２からなる。

次に本実施例の作用効果について説明する。

まず、コントロール回路３３の動作について説明する。

該回路３３に入力された発電機出力は、オイルポンプ制
御系Ｂにおいて、Ｆ−Ｖコンバータ２５によって変換さ
れ、該変換電圧が基準電圧以上のとき、つまりエンジン
が回転しているときは比較器２６からの出力がハイとな
り、アンド回路２７ｂがＰＷＭ２９からの一定幅のパル
ス波を出力し、これにより反転増幅器２８ｂを介してオ
イルポンプ２１が作動することとなる。

また該コントロール回路３３に入力されたコンデンサ電
圧又はバッテリ電圧は、ガス流量制御系Ａにおいて、制
御器２３にて基準電圧と比較され、ＰＷＭ２４がその制
御量に応じたデユーティ比のパルス波を発生し、上記比
較器２６からの出力がハイのとき、つまりエンジンが回
転中の場合は、アンド回路２７ａが上記パルス波を出力
し、これによりガスコントロールバルブ２０が上記制御
量に応じたガス量をエンジン１に供給することとなる。

また出力制御系Ｃにおいて、スタータスイッチのオフ時
にはスイッチ信号はインバータ３０で反転されてハイと
なり、上記比較器２６の出力がハイ、つまり発電機出力
が所定値以上のときはアンド回路２７ｃの出力がハイと
なり、これにより出力ランプ１９が点灯するとともに、
出カリレーアａ、又は１５ａがオンする。

さらにまた、グロープラグ制御系りにおいて、スタータ
スイッチのオン時には電圧側ｉＰＷＭ３１からの出力が
増幅器３２を介してグロープラグ２２に供給され、これ
によりエンジン始動時にはグロー電圧が高くなる。

次に、該制御装置全体の動作について、第３図を参照し
ながら、まず交流出力を取り出す場合を説明する。運転
スイッチ１２をオンにするとともに、交流、直流選択ス
イッチ１７を交流側（交流リレー７ａ側）に選択すると
、これに連動して切り替えスイッチ１８が交流側に切り
替えられる。

なおバイパススイッチｌＯはオフになっている。

これによりコントロール回路３３によりグロープラグ２
２に低電圧が供給される（第３図の時刻ｔ１参照）。そ
してこの状態でスタータスイッチ１３をオンにすると、
グロープラグ２２への電圧が上昇し、エンジン１が回転
し始め、またオイルポンプ２１が作動開始する（同図ｔ
２）、エンジン回転速度が上昇し、検出電圧が目標電圧
になると、交流リレー７３に通電して交流出力スイッチ
７がオンし、出力ランプ１９が点灯する（同図ｔ３）。

そして交流発電ｇ！３からの三相交流は、整流器５ａで
整流された後、直流−交流変換回路８を経て出力端子９
から取り出されることとなる。なお、スタータスイッチ
１３から手を離すと、グロープラグ電圧が低電圧に保持
されることとなる。

そして負荷が増大すると、コンデンサ電圧が低下し、コ
ントロール回路３３から基準電圧とコンデンサ電圧との
差分に応じたデユーティ比のパルス波が出力され、ガス
流量が増大する。エンジン回転速度が増大してコンデン
サ電圧が所定値に復帰するとそのエンジン回転速度に保
持されることとなる（同図ｔ４〜ｔ５）。

なお、負荷電圧が異常上昇し、デユーティ比を最大にし
ても、該負荷に見合ったエンジン回転速度が得られず、
コンデンサ電圧が低下する場合は、エンジン１が停止し
、ガスコントロールバルブ２０が閉じるとともに、オイ
ルポンプ２１も停止することとなる（同図Ｌ６〜ｔ７）
。

また、上述のように交流出力を取り出している場合は、
直流用発電機４からの出力は、レギュレータ１１を介し
てバッテリ１４に蓄えられることとなる。

次に直流出力を取り出す場合は、上記切り替えスイッチ
１７を直流側に切り替える。すると、これに連動してバ
イパススイッチ１０もオンする。

また直流リレーｔＳａが直流出力スイッチ１５をオンさ
せ、直流側発電機４からの三相交流は整流器５ｂで整流
された後、バイパススイッチ１０゜出力スイッチ１５を
介して出力端子１６から取り出されることとなる。そし
て、バッテリ１４の電圧が基準電圧と比較され、該両辺
圧の差分に応じてガスコントロールバルブ２０が開閉制
御されることとなる。

このように、本実施例では、負荷の変動に対して、目標
電圧が得られるようにガス流量を変化させてエンジン回
転速度を制御するようにしたので、出力の安定供給を実
現できる。また、負荷に応じてエンジン回転速度を制御
するから、従来の一定回転速度に制御するようにしたも
のに比較すると、特に低負荷時にエンジンが必要以上に
回転することはな（、それだけ静粛性を向上できるとと
もに、必要以上に燃料を消費することはなく、省エネル
ギーを図ることができる。

ところで、上述のようなエンジン回転速度を一定に制御
する従来装置では、ガバナーによる機械式回転数制御を
行うのが一般的であった。これに対し、上述の実施例に
よる電気式回転数制御を行う場合は、回転速度を一定制
御するのは非常に容易確実である。

第４図、第５図は電気式制御装置において、エンジン回
転速度を一定に制御するようにした例であり、図中、第
１図及び第２図と同一符号は同−又は相当部分を示す。

本実施例のコントロール回路３４のガス流量制御系Ａ′
では、交流発電機の出力をＦ−Ｖコンバータ２５で周波
数−電圧変換し、該変換電圧をＰ■制御器３５で基準電
圧と比較し、制御量を出力する。この基準電圧には、目
標エンジン回転速度に対応した発電機出力が採用されて
いる。そしてエンジン運転検出回路３６からの出力がハ
イ　（エンジン運転時を示す）のとき、アンド回路２７
ａが、上記変換電圧と基準電圧とから求められた制御量
に応じたパルス幅のパルス波を出力し、これにより反転
増幅器２８ａを介してガスコントロールバルブ２０を制
御する。なお、３８は始動時に基準電圧を補正する補正
回路である。

オイルポンプ制御系Ｂ′では、エンジン運転検出回路３
６からの出力がハイのとき、ＰＷＭ２９からの一定幅の
パルス波が出力され、オイルポンプ２１が運転される。

また出力制御系Ｃ′では、比較回路３７において変換電
圧と所定エンジン回転速度（例えば４８００ｒｐ１１）
時の電圧とを比較し、該回転速度以上のとき出力ランプ
１９の点灯、何れかの出カリレーアａ。

１５ａへの通電が行われる。さらにまた、グロープラグ
制御系Ｄ′では、スタータを作動させている間はグロー
プラグ２２への電圧が高くなる。

このコントロール回路３４では、基準電圧が目標エンジ
ン回転速度に応じた電圧に設定されており、該目標エン
ジン回転速度が得られるように、ガス流量が制御される
ので、従来の機械式ガバナを用いた回転速度制御に比較
して制御が容易、確実であり、かつ制御精度が高い。

なお、上記実施例では、交流、直流両用型の場合につい
て説明したが、本発明は交流発電機、直流発電機単独型
のものにも勿論適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係るエンジン駆動型発電機の出力
制御装置によれば、負荷電圧の変動に対して、所定の目
標電圧かえられるようにエンジン回転速度を制御したの
で、出力の安定性を向上でき、また特に低負荷時に必要
以上にエンジン回転速度が高くなることがなく、運転騒
音を軽減できるとともに、省エネルギーを図ることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例による出力制御
装置を説明するための図であり、第１図はそのブロック
構成図、第２図はそのコントロール回路部分のブロック
構成図、第３図はその動作を説明するための波形図、第
４図及び第５図は本発明の詳細な説明するためのブロッ
ク構成図である。 図において、１はエンジン、３，４は発電機、６．１４
はコンデンサ５バツテリ（負荷検出手段）、３３はコン
トロール回路（回転速度制御手段）である。 特許出願人　ヤマハ発動機株式会社 代理人　　　　弁理士　下布　努 第１図 第３ 図 −℃バγ゛

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンで駆動される発電機の出力を負荷に応じ
   て制御する装置であって、負荷の大きさを検出する負荷
   検出手段と、エンジンに供給される吸入空気量及び燃料
   の何れか一方又は両方を、上記検出負荷値に応じたエン
   ジン回転速度が得られるように制御する回転速度制御手
   段とを備えたことを特徴とするエンジン駆動型発電機の
   出力制御装置。