JPH04123339U - 内燃機関駆動発電機の回転速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発電機の無負荷時には機関の回転速度を低く
しておき、負荷時には機関の回転速度を定格値まで上昇
させる制御を行なう場合に、起動電流が大きい負荷を支
障なく駆動できるようにする。 【構成】 速度設定回路１０にタイマ回路１０Ａを設け
る。負荷検出信号が発生したときに、タイマ回路１０Ａ
の時限動作を開始させ、タイマ回路が時限動作を完了し
たときに速度設定信号の大きさを無負荷運転時の低い値
から定格運転時の高い値に切り替える。内燃機関の回転
速度の検出信号と速度設定信号との偏差を検出して、こ
の偏差を零にするように内燃機関を制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関駆動発電機の回転速度を負荷に応じて制御する回転速度制 御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関により発電機を駆動して負荷に電力を供給する内燃機関駆動発電機で は、実公昭６２−６２６９号に示されているように、無負荷時には内燃機関の回 転速度を低減させて発電機の出力電圧を低くし、負荷が投入された時に内燃機関 の回転速度を定格値まで上昇させる回転速度制御装置を設けている。

【０００３】 従来のこの種の回転速度制御装置は、駆動電流に応じて内燃機関への燃料供給 量を調節する燃料供給量調節部と、内燃機関の回転速度を検出して速度検出信号 を出力する速度検出器と、内燃機関により駆動される発電機の負荷電流を検出し て所定の負荷電流を検出したときに負荷検出信号を出力するする負荷検出器と、 負荷検出器の出力を入力として負荷検出信号が発生したときに定格回転速度に相 応した定格運転用速度設定信号を出力し、負荷検出信号が発生していないときに は定格回転速度よりも低い回転速度に相応する無負荷運転用速度設定信号を出力 する速度設定回路と、速度検出回路の出力と速度設定回路の出力とを入力として 速度検出信号と速度設定信号との偏差を検出する偏差検出回路と、偏差を零にす るために必要な前記燃料供給量調節部の操作量を演算する操作量演算回路と、演 算された操作量だけ燃料供給量調節部を動作させるように該燃料供給量調節部に 駆動電流を与える駆動回路とにより構成される。

【０００４】 負荷検出信号が発生していないときには、速度設定回路が定格回転速度よりも 低い回転速度に相応した無負荷運転用速度設定信号を出力するため、偏差検出回 路は速度検出信号とこの無負荷運転用速度信号との偏差を検出する。操作量演算 回路はこの偏差を零にするために必要な燃料供給量調節部の操作量を演算し、駆 動回路は演算された操作量だけ燃料供給量調節部を動作させるために必要な駆動 電流を該燃料供給量調節部に与える。これにより内燃機関の回転速度は無負荷運 転時に適した低い値に保持される。

【０００５】 負荷検出信号が発生したときには、速度設定回路が定格回転速度に相応した定 格運転用速度設定信号を出力するため、偏差検出回路は速度検出信号とこの定格 運転用速度信号との偏差を検出する。操作量演算回路はこの偏差を零にするため に必要な燃料供給量調節部の操作量を演算し、駆動回路は演算された操作量だけ 燃料供給量調節部を動作させるために必要な駆動電流を該燃料供給量調節部に与 える。これにより内燃機関の回転速度は定格値に保持される。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

従来の制御装置では、負荷の投入が検出されると同時に機関の回転速度を定格 値まで上昇させていたため、誘導電動機のような起動電流が大きい負荷の場合に は、起動時に大電流が流れてヒューズやブレーカ等のサーキットプロテクタが動 作し、使用できなくなるという問題があった。

【０００７】 例えば発電機が磁石発電機である場合、発電機が無負荷時の設定回転速度ＮL0 で回転しているとき及び定格運転時の設定回転速度Ｎo で回転しているときの出 力電圧ｖの出力電流ｉに対する特性の一例を示すとそれぞれ図４の曲線イ及びロ に示す通りである。また負荷が誘導電動機である場合、その起動時のインピーダ ンスは例えば直線Ｒs で与えられる。図４においてｉp はサーキットプロテクタ の動作電流である。この動作電流は通常定格電流の150%ないし200%に設定されて おり、動作電流ｉp 以上の電流が所定の時間流れたときにサーキットプロテクタ が動作して発電機から負荷に供給される電流を遮断するようになっている。

【０００８】 従来の回転速度制御装置では、負荷電流が検出されると同時に機関の回転速度 を定格運転時の回転速度Ｎo まで上昇させていたため、発電機の動作点は図４の ａ点となり、サーキットプロテクタの動作電流ｉp よりも大きい起動電流ｉs が 流れる。そのためサーキットプロテクタが動作し、負荷を駆動することができな くなるという問題がある。

【０００９】 本考案の目的は、起動電流が大きい負荷をも支障なく駆動することができるよ うにした内燃機関駆動発電機の回転速度制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、駆動電流に応じて内燃機関への燃料供給量を調節する燃料供給量調 節部と、内燃機関の回転速度を検出して速度検出信号を出力する速度検出器と、 内燃機関により駆動される発電機の負荷電流を検出して所定の負荷電流を検出し たときに負荷検出信号を出力するする負荷検出器と、負荷検出器の出力を入力と して負荷検出信号が発生したときに定格回転速度に相応した定格運転用速度設定 信号を出力し、負荷検出信号が発生していないときには定格回転速度よりも低い 回転速度に相応する無負荷運転用速度設定信号を出力する速度設定回路と、速度 検出回路の出力と速度設定回路の出力とを入力として速度検出信号と速度設定信 号との偏差を検出する偏差検出回路と、偏差を零にするために必要な燃料供給量 調節部の操作量を演算する操作量演算回路と、演算された操作量だけ燃料供給量 調節部を動作させるように燃料供給量調節部に駆動電流を与える駆動回路とを備 えた内燃機関駆動発電機の回転速度制御装置に係わるものである。

【００１１】 本考案においては、上記速度設定回路に、負荷検出信号が発生したときに時限 動作を開始して時限動作中は無負荷運転用速度設定信号の出力を継続させ、時限 動作が完了した時に前記定格運転用速度設定信号を出力させるタイマ回路を設け た。

【００１２】 上記の構成において、燃料供給量調節部は、駆動電流に応じて機関の燃料供給 量調節手段（例えばスロットルバルブ）を操作して、燃料の供給量を調節するも ので、この燃料供給量調節部としては、例えば電磁石や電動機を駆動源とした電 動式のアクチュエータにより燃料供給量調節手段を操作するようにしたものを用 いることができる。

【００１３】

【作用】

上記のように、負荷検出信号が発生したときに時限動作を開始するタイマ回路 を設けて、該タイマ回路が時限動作を完了したときに定格運転用速度設定信号を 発生させるようにすると、タイマ回路の動作時限を、負荷の起動後負荷電流が定 常状態に落ち着くまでに要する時間にほぼ等しく設定しておくことにより、起動 電流が大きい負荷であっても、サーキットプロテクタを動作させることなく起動 することができる。

【００１４】

【実施例】

図１は本考案の実施例の全体的な構成を示したもので、同図において１は内燃 機関２により駆動される発電機である。この例では、この発電機が、機関の出力 軸に回転子が取付けられた磁石発電機であるとする。３は発電機１により駆動さ れる負荷で、発電機１の出力端子と負荷３との間には、所定値以上の負荷電流が 所定時間以上継続して流れたときに動作して負荷電流を遮断するサーキットプロ テクタ４が挿入されている。サーキットプロテクタ４としてはブレーカやヒュー ズ等が用いられる。

【００１５】 ５はバッテリ６を電源として動作する燃料供給量調節部で、この調節部は例え ば、機関のスロットルバルブの操作軸を駆動する電動式のアクチュエータからな る。

【００１６】 ７は機関の回転速度に比例した周波数の信号を出力する速度検出器、８は速度 検出器７の出力信号の周波数を電圧信号に変換して機関の回転速度に比例した速 度検出信号Ｖn を出力する速度検出回路で、速度検出器７と速度検出回路８とに より、速度検出器が構成されている。尚速度検出器は、機関の回転速度に比例し た速度検出信号を出力するものであればよく、その構成は任意である。

【００１７】 ９は内燃機関により駆動される発電機の負荷電流を検出して所定の負荷電流を 検出したときに負荷検出信号ＶL を出力する負荷検出器で、この負荷検出器の出 力はタイマ回路１０Ａと、速度設定信号出力回路１０Ｂとからなる速度設定回路 １０に与えられている。

【００１８】 速度設定信号出力回路１０Ｂは、定格運転用速度設定信号Ｖnoと、無負荷運転 用速度設定信号ＶnL0 とを出力し得るようになっていて、タイマ回路１０Ａの出 力が第１の状態にあるときに無負荷運転用速度設定信号ＶnL0 を出力し、タイマ 回路１０Ａの出力が第２の状態に変化したときに定格運転用速度設定信号Ｖnoを 出力するようになっている。

【００１９】 タイマ回路１０Ａは、負荷検出信号ＶL が発生したときに時限動作を開始する もので、このタイマ回路の出力は、時限動作を開始する前の状態及び時限動作中 第１の状態を保持し、時限動作を完了したときに第２の状態になる。

【００２０】 従って、機関を起動した後、負荷が投入されていない状態では、速度設定回路 が無負荷運転用速度設定信号ＶnL0 を出力し、負荷が投入された後所定の遅れ時 間が経過すると速度設定回路が定格運転用速度設定信号Ｖnoを出力する。

【００２１】 速度検出信号Ｖn 及び速度設定信号Ｖno，ＶnL0 は偏差検出回路１１に入力さ れる。偏差検出回路１１は速度検出信号Ｖn と速度設定信号との差を演算して、 偏差信号Ｖd （＝Ｖn −ＶnoまたはＶn −ＶnL0 ）を出力する。

【００２２】 偏差検出回路１１の出力Ｖd は、操作量演算回路１２に与えられる。演算回路 １２は、偏差信号Ｖd を零にするために必要な燃料供給量調節部５の操作量を演 算して、演算した操作量を与える操作信号Ｖb を駆動回路１３に与える。駆動回 路１３は、演算された操作量だけ燃料供給量調節部５を動作させるように該調節 部５に駆動電流を与える。駆動回路１３は通常トランジスタ等のスイッチング素 子を用いたスイッチ回路からなり、操作信号が与えられたときに導通して燃料供 給量調節部に所定の駆動電流を流す。これにより機関の回転速度が設定速度に保 たれる。負荷検出信号が発生していないときには、速度設定回路１０が無負荷運 転用速度設定信号ＶnL0 を出力するため、機関の回転速度は無負荷時に適した低 い回転速度に保たれる。負荷が投入されると負荷検出信号が発生するため、タイ マ回路が時限動作を開始し、該タイマ回路が時限動作を完了した時点で速度設定 回路が定格運転用速度設定信号Ｖnoを出力する。従って機関の回転速度が定格運 転時に適した高い回転速度まで上昇させられ、負荷が投入されている間、該回転 速度が維持される。

【００２３】 今定格運転時及び無負荷運転時の回転速度をそれぞれＮo 及びＮL0としたとき の発電機の出力特性が図４に示した通りであったとし、この発電機に起動時のイ ンピーダンスが直線Ｒs で表される誘導電動機を接続したとすると、本考案の装 置による場合には、負荷投入後所定の時間が経過するまでの間は、機関の回転速 度がＮLoに保たれているため、発電機の起動時の動作点は、図示のｂ点となり、 負荷電流はサーキットプロテクタの動作電流ｉp よりも低いｉsoとなる。従って サーキットプロテクタを動作させること無く、電動機を起動させることができる 。尚この場合、無負荷運転時の回転速度で電動機に流すことができる電流ｉsoが 、該電動機を起動させるために十分な大きさとなるような容量の発電機を用いる 必要があるのはもちろんである。電動機の回転速度が上昇していくと、電動機の インピーダンス直線はその傾きが大きくなっていき、その電機子電流は小さくな っていく。電動機の起動がほぼ完了して定格電圧印加時の電機子電流がサーキッ トプロテクタの動作電流ｉp を下回るようになった時点で速度設定信号を定格運 転用速度設定信号に切り替えれば、支障なく定格運転に移行させることができる 。

【００２４】 図２に、速度設定回路１０の具体的な構成例を示した。この例では、負荷３が スイッチＳＷと、サーキットプロテクタ４とを介して発電機１の出力端子間に接 続されている。負荷検出器９は電流変成器ＣＴからなり、この負荷検出器の出力 がタイマ回路１０Ａに入力されている。タイマ回路１０Ａは、時限要素としての コンデンサＣ1 と、抵抗Ｒ1 ないしＲ8 と、ダイオードＤ1 及びＤ2 と、負荷検 出信号を平滑するためのコンデンサＣ2 と、トランジスタＴＲ1 と、電圧比較器 ＣＰ1 とからなっている。

【００２５】 このタイマ回路において、負荷検出器９が負荷電流を検出していないときには 、トランジスタＴＲ1 が遮断状態にあるため、コンデンサＣ1 は図示しない直流 電源の電圧Ｖccにより図示の極性に充電されている。このときコンデンサＣ1 の 端子電圧Ｖc が抵抗Ｒ7 の両端に得られる基準電圧Ｖref よりも高いため、比較 器ＣＰ1 の出力端子はほぼ接地電位にある（比較器の出力が第１の状態にある） 。スイッチＳＷが閉じられ、負荷３が投入されると、負荷検出器９が負荷検出信 号を発生するため、トランジスタＴＲ1 が導通する。トランジスタＴＲ1 が導通 するとコンデンサＣ1 の電荷が抵抗Ｒ4 とトランジスタＴＲ1 のコレクタエミッ タ間とを通して一定の時定数で放電していき、コンデンサＣ1 の端子電圧が低下 していく。負荷検出信号が発生してから設定時間（タイマの動作時限）が経過す ると、コンデンサＣ1 の端子電圧が基準電圧Ｖref よりも低くなるため、比較器 ＣＰ1 の出力端子の電位が高レベルになる（比較器の出力が第２の状態になる） 。負荷検出信号が消滅すると、トランジスタＴＲ1 が遮断するため、コンデンサ Ｃ1 が抵抗Ｒ5 を通して充電されていく。負荷検出信号が消滅した後所定の時間 が経過してコンデンサＣ1 の端子電圧Ｖc が基準電圧Ｖref を超えると、比較器 ＣＰ1 の出力端子の電位が再び接地電位になる。

【００２６】 速度設定信号出力回路１０Ｂは、抵抗Ｒ10ないしＲ12からなる分圧回路と、分 圧回路の抵抗Ｒ10, Ｒ11の接続点と出力端子との間に設けられた演算増幅器ＯＰ 1 からなる電圧ホロワ回路とからなり、分圧回路の抵抗Ｒ11とＲ12との接続点に タイマ回路１０Ａの比較器の出力端子が接続されている。

【００２７】 タイマ回路の比較器の出力端子の電位が接地レベルにあるとき（負荷検出信号 が発生していないとき及びタイマ回路が時限動作を行なっているとき）には、抵 抗Ｒ11とＲ12との接続点の電位が接地電位となるので、電圧ホロワ回路の入力電 圧は電源電圧Ｖccを抵抗Ｒ10とＲ11とにより分圧した値になり、このとき速度設 定回路１０は、無負荷運転用速度設定信号ＶnL0 ＝Ｖcc・Ｒ11／（Ｒ10＋Ｒ11） を出力する。負荷検出信号が発生した後、タイマ回路１０Ａが次元動作を完了し たときには、比較器ＣＰ1 の出力端子の電位が高レベルになるため、電圧ホロワ 回路には抵抗Ｒ11及びＲ12の両端の電圧が入力される。このとき速度設定回路は 定格運転用速度設定信号Ｖno＝｛Ｖcc（Ｒ11＋Ｒ12）／（Ｒ10＋Ｒ11＋Ｒ12）｝ ＞ＶnL0 を出力する。

【００２８】 図３は、上記の実施例において発電機の負荷３をオンオフさせた場合に速度設 定回路１０から得られる速度設定信号を示したもので、速度設定信号は、負荷検 出信号が発生した後、一定の遅れ時間Ｔonが経過した後に定格運転用速度設定信 号Ｖnoに切り替わり、負荷検出信号が消滅した後一定の遅れ時間Ｔoff が経過し た後に無負荷運転用速度設定信号ＶnL0 に切り替わる。

【００２９】 図２に示した実施例において、抵抗Ｒ4 の抵抗値を調整し得るようにするか、 または抵抗値を切り替え得るようにしておくと、負荷の特性に応じて定格運転に 移行する際の遅れ時間を調整することができる。

【００３０】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、負荷検出信号が発生したときに定格運転用速 度設定信号の発生を所定時間遅らせて、負荷の起動電流を制限するようにしたの で、起動電流が大きな負荷をも支障なく駆動することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示すブロック図である。

【図２】図１の実施例の速度設定回路の具体的な構成例
を示した回路図である。

【図３】本考案の実施例において負荷をオンオフさせた
際の速度設定信号の変化を示した線図である。

【図４】発電機の出力特性の例を示した線図である。

【符号の説明】

１…発電機、２…内燃機関、３…負荷、４…サーキット
プロテクタ、５…燃料供給量調節部、６…バッテリ、７
…速度検出器、８…速度検出回路、９…負荷検出器、１
０…速度設定回路、１１…偏差検出回路、１２…操作量
演算回路、１３…駆動回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動電流に応じて内燃機関への燃料供給
   量を調節する燃料供給量調節部と、内燃機関の回転速度
   を検出して速度検出信号を出力する速度検出器と、前記
   内燃機関により駆動される発電機の負荷電流を検出して
   所定の負荷電流を検出したときに負荷検出信号を出力す
   る負荷検出器と、前記負荷検出器の出力を入力として負
   荷検出信号が発生しているときに定格回転速度に相応し
   た定格運転用速度設定信号を出力し、前記負荷検出信号
   が発生していないときには前記定格回転速度よりも低い
   回転速度に相応する無負荷運転用速度設定信号を出力す
   る速度設定回路と、前記速度検出回路の出力と速度設定
   回路の出力とを入力として速度検出信号と速度設定信号
   との偏差を検出する偏差検出回路と、前記偏差を零にす
   るために必要な前記燃料供給量調節部の操作量を演算す
   る操作量演算回路と、演算された操作量だけ前記燃料供
   給量調節部を動作させるように前記燃料供給量調節部に
   駆動電流を与える駆動回路とを備えた内燃機関駆動発電
   機の回転速度制御装置において、前記速度設定回路は、
   前記負荷検出信号が発生したときに時限動作を開始して
   時限動作中は無負荷運転用速度設定信号の出力を継続さ
   せ、時限動作が完了した時に前記定格運転用速度設定信
   号を出力させるタイマ回路を備えていることを特徴とす
   る内燃機関駆動発電機の回転速度制御装置。