JPH04145897A - インバータ式エンジン発電機 - 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、インバータ式エンジン発電機に関する。

（前提構造） インバータ式エンジン発電機は、周知のように、その出
力電圧をインバータで所定の周波数に保持できることか
ら、発電機の回転速度を自由に変化させることができ、
電力負荷が低いときに、コーンジンの回転速度を低く設
定して、エンジンの運転音を下げるとともに、燃料消費
率を低くすることができる、という利点がある。

本発明が対象とするこのインバータ式エンジン発電機の
前提構造は、例えば第１図・第２図または第４図に示す
ように、次のようになっている。

エンジン１に発電機２を連動連結し、発電機２の出力電
圧を、整流回路４で直流電圧に変換してから、インバー
タ５で所定の周波数の交流電圧に変換して、出力端子６
から出力可能に構成し、発電機２の電気出力を出力検出
手段７で検出することに基づき、回転速度演算手段８で
エンジン１の目標回転速度を演算して、回転速度調節用
作動器９でエンジン１の回転速度調節手段１０を目標回
転速度に対応する位置に調節操作するように構成したも
のである。

（従来の技術） 上記前提構造において、エンジンの回転速度を自動制御
する部分の構造としては、従来技術では特公昭６３−４
６２５３ｑ公報に記載されたものがあり、第４図乃至第
６図に示すように構成されている。

前記出力検出手段７は電流検出器７ｘから成る。

この電流検出器７ｘはインバータ５の出力側の回路１１
に接続されて、インバータ６の出力側の電流を検出する
ように構成されている。

前記回転速度演算手段８はマツプ式制御回路８Ｘから成
る。マツプ式制御回路８ｘは、第５図に示す回転速度割
出し用曲線ｄのデータを記憶したメモリを内部に有し、
まず、回転速度割出し用曲線ｄに基づき、電流検出器７
ｘの検出電流ＩＬの値から、エンジン１の目標回転速度
Ｎの値を割り出し、この目標回転速度Ｎの値に対して、
エンジン１の回転速度センサ５１で検出した実回転速度
の偏差を算出し、この偏差がＯになるように回転速度調
節用作動器９で回転速度調節手段１０を操作して、エン
ジン１の実回転速度を前記目標回転速度Ｎの値に近づけ
るように構成されている。

第５図の前記回転速度割出し用曲線ｄは、第６図の最低
燃費率包絡曲線すに従って導き出されたものである。こ
の包絡曲線すば、各等燃費率曲線■〜Ｖ上において、各
出力地点Ｐ１〜ＰＬＯの燃料消費率最低地点Ｂ１〜ＢＩ
Ｏを包絡して導き出されたものである。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来技術では、どの出力地点Ｐ１〜Ｐ１０（＝ＣＩ
〜Ｃ１０）においても、燃料消費率を最低にできる点で
優れている。

しかし、次の（イ）及び（ロ）の点で改良する余地があ
る。

（イ）エンジン発電機の出力性能が低い条件下では、出
力電圧が不足する事。

エンジン発電機の出力性能が低下する要素としては、例
えば次の事項があげられる。

ａ、量産された各エンジンのうち、個体差によりその出
力性能が低いもの。

ｂ、量産された各発電機のうち、個体差によりその発電
効率が低いもの。

Ｃ，エンジンが、高温雰囲気下で充填効率が低下するな
どして、出力低下する。

ｄ１重電機が、高温雰囲気下や日光の直射などで過熱し
て、発電効率が低下する。

ｅ、上記ａ、Ｃのエンジンの出力性能低下、上記す、　
　ｄの発電機の発電効率低下、またはその両方が表れた
場合、第６図の等燃費率曲線■〜■及び最低燃費率包絡
曲線すが変化して、例えば上・下・左・または布、糟に
偏位することがある。

この場合、マツプ式制御回路８ｘに記憶された第５図の
回転速度割出し用曲線ｄが、最低燃費率包絡曲線すから
ずれてしまい、燃料消費率が低下する分だけ出力が低下
する。

上項のａ　−ｅなどの出力性能低下要素により、エンジ
ン発電機の出力性能が許容範囲を越えて異常低下してい
る場合に、出力電圧不足になってしまうのである。

（ロ）電力負荷の急上昇直後のエンジン回転速度の上昇
時間が長くかかる事。

電力負荷が急上昇した場合において、マツプ式制御回路
８ｘは、その負荷の上昇速度には関係なく、回転速度割
出し用曲線ｄ上の上昇後の負荷の値に対応する目標回転
速度の値しか出力しない。

このため、エンジンの実回転速度が、負荷の急上昇によ
り急速に低下し始めた時点から、上昇後の負荷の値に対
応する目標回転速度の値に上昇するに至るまでの時間が
長（かかる。

本発明は、エンジン発電機の出力性能が異常低下してい
る場合に１．出力電圧が電圧不足に陥ることを解消する
事、及び、電力負荷の急上昇直後のエンジン回転速度の
上昇時間を短くする事を、課題とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記前提構造において、上記課題を解決する
ために、エンジンの回転速度を自動制御する部分の構造
を、例えば第１図または第２図に示すように、次のよう
に構成したことを特徴とする。

Ａ、第１発明（第１図参照） 前記出力検出手段７は電圧検出手段７ａから成り、この
電圧検出手段７ａは、インハーク５の出力側の回路１１
に接続して、このインバータ５の出力側の電圧を検出す
るように構成し、回転速度演算手段８は電圧比較手段８
ａから成り、この電圧比較手段８ａは、基準電圧設定手
段１２で設定された基準電圧に対して電圧検出手段７ａ
の検出電圧を比較し、その検出電圧が低い場合には回転
速度調節用作動器９を介して回転速度調節手段１０を高
速側に制御操作するのに対し、高い場合には低速側に制
御操作するように構成したことを特徴とするものである
。

なお、上記第１発明において、前記回転速度調節手段１
０としては、具体的には例えば次のものがある。

、ガソリンエンジンの場合、気化器のス１コツトルレバ
ー。

ｉｉ、ディーゼルエンジンの場合、燃料噴射ポンプの調
量ラック。

ｉｉｉ　、前記気化器または８１１１ランクにガバナを
介して連結された調速レバー。

Ｂ、第２発明（第２図参照） 上記第１発明において、 前記電圧検出手段７ａは、 インバータ５の出力側の回路１１に接続するのに代えて
、 インバータ（５）の入力側の回路（１３）に接続して、
このインパーク５の入力側の電圧を検出するように構成
したことを特徴とするものである。

Ｃ０第３発明（第１図参照） 前記第１発明または第２発明において、前記電圧検出手
段７ａに電圧急減検知回路１４を介して回転速度調節用
作動器９を接続し、電圧急減検知回路１４は、電圧検出
手段７ａの検出電圧が急速にしかも大幅に減少した場合
に、これを検出することに基づき、回転速度調節用作動
器９を介して回転速度調節手段１０をアイドリング回転
位置に操作するように構成したごとを特徴とするもので
ある。

Ｄ、第４発明（第２図参照） 前記第１発明または第２発明において、前記電圧検出手
段（７ａ）に電圧急減検知回路１４を介してエンジン停
止用手段１５を接続し、電圧急減検知回路１４は、電圧
検出手段７ａの検出電圧が急速に大幅に減少した場合に
、これを検出することに基づき、エンジン停止用手段１
５を作動させて、エンジン１を停止させるように構成し
たことを特徴とするものである。

（作用） 本発明は次のように作用ず・る。

Ａ、第１発明 （イ）エンジン発電機の出力性能が低い条件下でも出力
電圧が不足する事を解消する。

前記（発明が解決しようとする課題）の項の（イ）ａ−
ｅで述べたように、エンジンや発電機が量産時の個体差
や高温雰囲気下での悪影響などにより、出力性能や発電
効率が低下して、エンジン発電機の出力性能が低くなる
場合がある。

本発明はこの場合においても、出力電圧を定格電圧に保
つように作用する。

第３図は、エンジン１の各設定回転速度ｎ１〜ｎｌｏに
ついて、インバータ出力側回路１１の出力電流Ａに対す
る出力電圧Ｖの変化特性を示し、その特性曲線ｎ１〜ｎ
ｌｏの全てが右下がり特性となって、定格電圧Ｖｏを通
過している。

インバータ出力側回路１１の出力電流Ａが０のときは、
エンジン１はアイドル回転に制御される。

その出力電流Ａが太き（なっていく場合、出力電圧Ｖが
定格電圧Ｖｏから下がり始めると、電圧比較手段８ａの
働きでｉ軸速度調節手段１ｏを高速側へ操作して、燃料
の供給量を増やす。すると、エンジン１の回転速度が上
昇し、前記各特性曲線ｎ１〜ｎｌｏの左側のものから右
側のものへと選びかえられて、出力電圧Ｖが即座に定格
電圧■０に押し戻される。

これとは逆に、その出力電流へが小さくなっていく場合
、出力電圧Ｖが定格電圧ＶＯから上がり始めると、電圧
比較手段８ａの働きで回転速度調節手段１０を低速側へ
操作して、燃料の供給量を減らす。すると、エンジンｌ
の回転速度が低下し、前記各特性曲線ｎ１〜ｎｌｏの右
側のものから左側のものへと選びかえられて、出力電圧
■が即座に定格電圧Ｖｏに引き戻される。

このようにして、出力電圧■が定格電圧ｖＯから下がり
始めても、確実に定格電圧Ｖｏに回復させられるので、
エンジン発電機の出力性能が低い条件下においては、回
転速度調節手段１０をやや高回転側に制御操作すること
により、エンジン発電機の出力低下を補うので、出力電
圧■を定格電圧■０に保持して、電圧不足になることを
解消する。

（ロ）電力負荷の急上昇直後のエンジン回転速度の上昇
時間を短くする事。

電力負荷が急上昇した場合において、第３図の特性曲線
ｎ１〜ｎｌＯに従って、その出力電流Ａの上昇に伴い出
力電圧Ｖが急速に下降しようとするうえ、エンジン１の
負荷上昇による回転低下でその出力電圧Ｖが一層惣降下
しようとする。

この急降下の度合に応じて、電圧比較手段８ａが、例え
ばＰＴＤ制御の微分項りなどにより、回転速度調節手段
１０を上昇後の負荷の値に対応する目標回転速度の位置
を越えて、高速側の位置に余分に操作し、燃料を多口に
供給して、エンジンの回転上昇速度を速める。

このため、エンジン１の回転速度が負荷の急上昇により
急速に低下し始める時点から、上昇後の負荷の値に対応
する目標回転速度の値に上昇するに至るまでの時間が短
くなる。

Ｂ、第２発明 本第２発明は、電圧検出手段７ａがインバーク５の入力
回路１３の電圧を検出する点で、その出力回路１１の電
圧を検出する第１発明と異なるが、上述した第１発明の
作用（イ）及びく口）と同様に作用する。

Ｃ１第３発明 （ハ）発電機などの故障発生時に、エンジンのオーバー
ランを防止する事。

発電機２や整流回路４などに、短絡や断線などの故障が
発生した場合において、電圧検出手段７ａの検出電圧が
急速に大幅に異常低下する。

もし、これに従って電圧比較手段８ａが回転速度調節手
段ＩＯを高回転側へ操作してい（ならば、エンジン１の
回転速度が上昇しても、電圧検出手段７ａの検出電圧が
異常低下したままであるが、回転速度調節手段１０が高
回転側へ操作され過ぎて、エンジン１がオーバーランす
るおそれがある。

本第３発明では、回転速度調節手段１０をアイドリング
位置に操作して、エンジン１をアイドル回転に落として
しまうので、電圧比較手段８ａが回転速度調節手段１０
を、介してエンジン１をオーら バーランさせることを防ぐ。

Ｄ、第４発明 本第４発明は、発電機などの故障発生時において、エン
ジン１を停止させてしまう点で、エンジン１をアイドル
回転に落とす第３発明と異なるが、エンジン１のオーバ
ーランを防ぐ機能は第３発明と共通する。

（発明の効果） 本発明は、上記のように構成され、作用することから、
次の効果を奏する。

Ａ、第１発明 （イ）インバータの出力側の電圧を検出することに基づ
き、回転速度調節手段を制御操作することにより、その
電圧が定格電圧から低下し始めたときでも上昇し始めた
ときでも、定格電圧に回復させる。

これにより、エンジン発電機の出力性能が低い条件下に
おいては、回転速度調節手段をやや高回転側に制御操作
することにより、エンジン発電機の出力低下を補うので
、出力電圧を定格電圧に保持して、電圧不足になること
を解消する。

（ロ）電力負荷が急上昇して、出力電圧が電流・電圧特
性曲線とエンジン回転低下との２Ｍの原因により急降下
し始めたときに、この急降下の度合いに応して、回転速
度調節手段を高速側の位置に余分に操作して、エンジン
の回転上昇速度を速める。

これにより、エンジンの回転速度が、負荷の急上昇によ
り急速に低下し始める時点から、上昇後の負荷の値に対
応する目標回転速度の値に上昇するに至るまでの時間が
短くなる。

Ｂ、第２発明 本第２発明は上記第１発明と比べて、電圧検出手段がイ
ンバータの入力側の電圧を検出する点でのみ異なるが、
同様に作用して、上記効果（イ）及び（ロ）を同様に奏
する。

Ｃ８第３発明 くハ）発電機などが故障を起こして、その出力電圧が異
常低下した場合に、電圧急減検知回路が働いて、回転速
度調節手段をアイドリング回転位置に操作するので、電
圧比較手段が回転速度調節手段を介してエンジンをオー
バーランさせることを、防止することができる。

Ｄ、第４発明 本第４発明は、第３発明と比べて、回転速度調節手段を
アイドリング回転位置に操作する代わりに、エンジン停
止用手段を作動させる点で異なるが、エンジンのオーバ
ーランを防止する点で共通する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

実施例１　（第１図および第３図参照）■前提構造 エンジン１に三相交流発電機２を連動連結する。

発電機２の出力電圧を整流回路４で直流電圧に変換して
から、インバータ５で所定の周波数（５０Ｈ２または６
０　Ｈｚ　）に変換して、出力端子６がら出力可能に構
成する。

発電機２の電気出力を出力検出手段７で検出することに
基づき、回転速度演算手段８でエンジン１の目標回転速
度を演算して、作動器駆動回路２１を介して、回転速度
調節用作動器９でエンジン１の回転速度調節手段１０を
目標回転速度に対応する位置に調節操作するように構成
されている。

◎特徴構造 ○回転速度を制御操作する部分の構造 前記出力検出手段７は電圧検出手段７ａから成る。この
電圧検出手段７ａは、インバータ５の出力側の回路１１
に接続して、このインバータ５の出力側の電圧を検出す
るように構成する。

回転速度演算手段８は、マイコン２２の機能の一部であ
る電圧比較手段８ａから成る。この電圧比較手段８ａは
、マイコン２２の機能の一部である基準電圧設定手段１
２で設定された基準電圧に対して、電圧検出手段７ａの
検出電圧を比較する。

そして、その検出電圧の方が低い場合には、駆動回路２
１および回転速度調節用作動器９を介して、回転速度調
節手段１０をＰＩＤ制御により高速側に制御操作する。

これに対し、その検出電圧の方が低い場合には、ＰＴＤ
制御により低速側に制御操作するように構成しである。

これにより、第３図に示すように、インバータ５の出力
電圧Ｖを１００■の定格電圧Ｖｏに保つ。

前記回転速度調節用作動器９として、ソレノイドが用い
られる。このソレノイドの代わりに電気式または油圧式
のザーポモークを用いてもよい。

回転速度調節手段１０は調速レバーからなる。

この調速レバーはガバナを介し７て、ガソリンエンジン
の場合は気化器のスロットルレバーに、ディーゼルエン
ジンの場合は燃料噴射ポンプの調量ラックに連結される
。この調速レバーの代わリニ、前記スロットルレバーま
たは調量ラックがら成るようにしてもよい。

○エンジンのオーバーランを防止する部分の構造前記電
圧検出手段７ａに、電圧急減検知回路１４・作動器駆動
回路２１を順に介して、回転速度調節用ソレノイド９を
接続する。

電圧急減検知回路１４は、マイコン２２の機能の一部か
ら成り、電圧検出手段７ａの検出電圧が急速にしかも大
幅に減σした場合に、これを検出することに基づき、前
記ソレノイド９を介して調速レバー１０をアイドリング
位置に操作するように構成されている。

これにより、エンジン発電機の運転時に、発電機２又は
整流回路４などが短絡又は断線したときに、出力電圧の
急速で大幅な低下を検出して、エンジン１をアイドル回
転に落とすことにより、エンジン１がオーバーランする
ことを防ぐ。

なお、前記電圧比較手段８ａ・基準電圧設定手段１２・
および電圧急減検知回路１４は、それぞれアナログ式の
電気回路で構成するように変更してもよい。

実施例２（第２図及び第３図参照） 第２図に示す実施例２は、上述した第１図の実施例１に
おいて、その一部を次のように変更したものである。

前記電圧検出手段７ａは、インバータ５の出力回路１１
に接続するのに代えて、インバータ５の入力側の回路１
３に接続する。

前記電圧検出手段７ａに電圧急減検知回路１４を介して
エンジン停止用手段１５を接続する。電圧急減検知回路
１４は、電圧検出手段７ａの検出電圧が急速に大幅に減
少した場合に、これを検出することに基づき、エンジン
停止用手段１５を作動させて、エンジン１を停止させる
ように構成する。

エンジン停止用手段１５としては、ガソリンエンジンの
場合には、電気点火装置の点火用電流をアースへ落とす
エンジン停止スイッチを用い、ディーゼルエンジンの場
合には、吸気系統もしくは排気系統に介装した給排気遮
断弁を閉弁操作し、または燃料噴射ポンプの調量ランク
を無噴射位置に操作する、電気式・油圧式または空圧式
の作動器を用いる。

実施例３ 上述した第１図の実施例１において、 電圧急減検知回路１４により、作動器駆動回路２１およ
び回転速度調節用ソレノイド９を介して、調速レバー１
０をアイドリング位置に操作する部分の構造の代わりに
、 第２図の実施例２に記載した、電圧急減検知回路１４で
エンジン停止用手段１５を作動させる部分の構造を採用
する。

実施例４ 上述した第２図の実施例２において、 電圧急減検知回路１４でエンジン停止用手段１５を作動
させる部分の構造の代わりに、第１図の実施例１に記載
した、電圧急減検知回路１４により、作動器駆動回路２
１および回転速度調節用ソレノイド９を介して、調速レ
バー１０をアイドリング位置に操作する部分の構造を採
用する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示すブロック回路図、第２
図は本発明の実施例２を示すブロック回路図、第３図は
上記実施例１および実施例２のエンジン回転速度の制御
作動を示す出力電流・出力電圧変化特性曲線図である。 第４図乃至第６図は従来技術の１例を示す。第４図はブ
ロック回路図、第５図はエンジンの回転速度割出し用曲
線図、第６図は最低燃費率包絡曲線図である。 １・・・エンジン、２・・・発電機、４・・・整流回路
、５・・・インバータ、６・・・出力端子、７・・・出
力検出手段、７ａ・・・電圧検出手段、８・・・回転速
度演算手段、８ａ・・・電圧比較手段、９・・・回転速
度調節用作動器、１０・・・回転速度調節手段、１１・
・・インバータ出力側回路、１２・・・基準電圧設定手
段、１３・・・インパーク入力側回路、１４・・・電圧
急減検知回路、１５・・・エンジン停止用手段。 −）１−Ｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジン（１）に発電機（２）を連動連結し、発電
   機（２）の出力電圧を、整流回路（４）で直流電圧に変
   換してから、インバータ（５）で所定の周波数の交流電
   圧に変換して、出力端子（６）から出力可能に構成し、 発電機（２）の電気出力を出力検出手段（７）で検出す
   ることに基づき、回転速度演算手段（８）でエンジン（
   １）の目標回転速度を演算して、回転速度調節用作動器
   （９）でエンジン（１）の回転速度調節手段（１０）を
   目標回転速度に対応する位置に調節操作するように構成
   した、インバータ式エンジン発電機において、 前記出力検出手段（７）は電圧検出手段（７ａ）から成
   り、この電圧検出手段（７ａ）は、インバータ（５）の
   出力側の回路（１１）に接続して、このインバータ（５
   ）の出力側の電圧を検出するように構成し、 回転速度演算手段（８）は電圧比較手段（８ａ）から成
   り、この電圧比較手段（８ａ）は、基準電圧設定手段（
   １２）で設定された基準電圧に対して電圧検出手段（７
   ａ）の検出電圧を比較し、その検出電圧が低い場合には
   回転速度調節用作動器（９）を介して回転速度調節手段
   （１０）を高速側に制御操作するのに対し、高い場合に
   は低速側に制御操作するように構成した ことを特徴とするインバータ式エンジン発電機。 ２、請求項１に記載のインバータ式エンジン発電機にお
   いて、 前記電圧検出手段（７ａ）は、 インバータ（５）の出力側の回路（１１）に接続するの
   に代えて、 インバータ（５）の入力側の回路（１３）に接続して、
   このインバータ（５）の入力側の電圧を検出するように
   構成した ことを特徴とするインバータ式エンジン発電機。 ３、前記電圧検出手段（７ａ）に電圧急減検知回路（１
   ４）を介して回転速度調節用作動器（９）を接続し、 電圧急減検知回路（１４）は、電圧検出手段（７ａ）の
   検出電圧が急速にしかも大幅に減少した場合に、これを
   検出することに基づき、回転速度調節用作動器（９）を
   介して回転速度調節手段（１０）をアイドリング回転位
   置に操作するように構成した ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインバータ式
   エンジン発電機。 ４、前記電圧検出手段（７ａ）に電圧急減検知回路（１
   ４）を介してエンジン停止用手段（１５）を接続し、 電圧急減検知回路（１４）は、電圧検出手段（７ａ）の
   検出電圧が急速に大幅に減少した場合に、これを検出す
   ることに基づき、エンジン停止用手段（１５）を作動さ
   せて、エンジン（１）を停止させるように構成した ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインバータ式
   エンジン発電機。