JPH11324729A - ディーゼル機関の燃料制御装置 - Google Patents

ディーゼル機関の燃料制御装置

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JPH11324729A
JPH11324729A JP10137040A JP13704098A JPH11324729A JP H11324729 A JPH11324729 A JP H11324729A JP 10137040 A JP10137040 A JP 10137040A JP 13704098 A JP13704098 A JP 13704098A JP H11324729 A JPH11324729 A JP H11324729A
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JP
Japan
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fuel
output
engine
actuator
water
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JP10137040A
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Inventor
Hajime Suzuki
鈴木  元
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガバナによる燃料制御速度を従来技術に較べ
て速くすることにより、燃料・水噴射ディーゼル機関を
使用した場合、機関出力を一定に制御可能として、該燃
料・水噴射ディーゼル機関を高い制御性能で以って発電
プラント用機関に適用可能とする。 【解決手段】 速度設定装置からの機関回転数設定信号
に基づき算出した燃料噴射量に対応するアクチュエータ
出力をアクチュエータに出力するガバナを備えたディー
ゼル機関の燃料制御装置において、前記リンク機構に、
前記アクチュエータから出力される調整ラック操作量を
調整して前記噴射量調整ラックに伝達するラック調整装
置を介装するとともに、前記ガバナに、機関出力の検出
信号に基づき、該機関出力に対応して前記調整ラック操
作量の調整値を算出し、前記ラック調整装置に出力する
アクチュエータ調整部を設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関、
特に燃料と水とを1つの噴射弁からシリンダ内に噴射す
る水噴射ディーゼル機関の燃料制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、燃料と水とを1つの噴射弁から
シリンダ内に噴射する水噴射ディーゼル機関の燃料・水
噴射システムの構成を示す模式図である。図4におい
て、1は燃料と水とを噴孔1aからシリンダ内に噴射で
きるように構成された燃料噴射弁、2は吐出弁2a及び
等圧弁2bを有する燃料噴射ポンプで、3は該燃料噴射
ポンプ2と燃料噴射弁1とを接続する燃料噴射管であ
る。
【0003】9は水タンク、8は水ポンプ、5は前記水
タンク9と燃料噴射弁1の水入口とを接続する水通路で
ある。4は前記噴射弁1に設けられた逆止弁、6、7は
水通路5に設けられた逆止弁で、これら逆止弁は前記水
タンク9側から燃料噴射弁1へ向かう水の流れのみを許
容するようになっている。
【0004】かかる燃料・水噴射システムにおいて、燃
料噴射弁1の燃料通路には燃料噴射ポンプ2から圧送さ
れる燃料と水ポンプ8から送給される水とが層状に分布
せしめられ、燃料噴射ポンプ2からの噴射圧力によっ
て、前記層状の燃料が先に噴射され、次いで水が噴射さ
れ、最後に燃料が噴射される。かかる燃料と水との層状
噴射により、排ガス中のNOx(窒素酸化物)の大幅な
低減が可能となるとともに、燃料消費率も従来の燃料噴
射のみの機関並みに低く維持できる。
【0005】図6は、通常の燃料噴射のみのディーゼル
機関を使用した発電プラントの燃料制御システムの概要
を示す構成図である。図6において、10はエンジン
(ディーゼル機関)、13は発電機で、該発電機13は
前記エンジン10にカップリング12を介して直結駆動
される。
【0006】2は前記エンジン10の燃料噴射ポンプ、
11はアクチュエータであり、該アクチュエータ11の
出力端がリンク14を介して前記燃料噴射ポンプ2の燃
料調整ラック(不図示)に連結され、該ラックを移動さ
せて燃料噴射量を調整するようになっている。16はガ
バナで、該ガバナ16からアクチュエータ出力信号yに
より、前記アクチュエータ11が操作される。
【0007】15は発電機制御盤であり、該発電機制御
盤15において、発電機負荷即ち機関出力の検出信号L
に基づき、機関回転数の設定値増減信号即ち速度設定値
増減信号xをガバナ16に伝送するようになっている。
【0008】該ガバナ16においては、前記速度設定値
増減信号xに基づき、これに対応するアクチュエータ出
力y即ち燃料噴射量を算出して、前記アクチュエータ1
1に出力し、該アクチュエータ11は前記のように、燃
料噴射ポンプ2の燃料調整ラックを前記燃料噴射量相当
位置になるように駆動する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記のような燃料・水
噴射ディーゼル機関における機関出力と燃料噴射ポンプ
2の噴射量との関係を図7に示す。図7において、A線
は燃料と水とを1つの燃料噴射弁1(図4参照)から噴
射する場合、B線は燃料のみを噴射する場合を示す。こ
の図から明らかなように、燃料と水とを同時に噴射する
ためには燃料噴射ポンプの噴射量を燃料のみを噴射する
場合に較べて大きくすることを要する。
【0010】また、図8は図6に示すような発電用ディ
ーゼル機関におけるガバナ16の制御線図を示し、横軸
にアクチュエータ出力y、縦軸に機関回転数Nを示して
いる。図8において、A・B・C線は発電機制御盤15
からガバナ16に与えられる速度設定値xである。
【0011】然るに、図6に示すような発電プラントに
おいて、複数台のプラントを並列運転する場合には、機
関回転数Nは各発電機13における受電周波数に拘束さ
れて一定回転数で運転することを要するため、ガバナ1
6は、図8に示すように受電周波数一定即ち機関回転数
一定線D上でエンジン10が運転されるように、つまり
ガバナ16の作動点がアクチュエータ出力0ではA線上
のa1 点、アクチュエータ出力50%ではB線上のb1
点、アクチュエータ出力100%ではC線上のc1 点と
なるように制御しており、速度設定値の制御速度は後述
するように極めて遅くなっている。
【0012】一方、前記燃料・水噴射ディーゼル機関に
おいては、1サイクル(4サイクルエンジンでは2回
転)中に燃料と水とを同時に噴射するため、例えば機関
回転数N:750r.p.m.で回転している4サイクルエン
ジンの場合、160msec. に一回という、きわめて短い
時間に燃料と水とを層状にして噴射している。従って、
かかる燃料・水噴射ディーゼル機関における燃料制御シ
ステムは極めて速い制御速度を必要とする。
【0013】然るに、図6に示す従来の発電プラントに
おいては、発電機制御盤15は発電機13における受電
量からガバナ16に速度設定値増減の信号としてパルス
信号xを送り、ガバナ16における速度設定値を変化さ
せており、通常の機関では、ガバナ16による制御速度
を速くするとハンチング(機関回転数の異常振動)を起
こすため、前記のように、制御速度をきわめて遅くして
いる。
【0014】従って、かかる発電プラントに前記燃料・
水噴射ディーゼル機関を使用する場合には、前記のよう
に該発電プラントにおける制御速度が極めて遅い為、該
燃料・水噴射ディーゼル機関では機関出力を一定に制御
することが不可能となる。
【0015】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、発
電プラント用ディーゼル機関において、ガバナによる燃
料制御速度を従来技術に較べて速くすることにより、燃
料・水噴射ディーゼル機関を使用した場合、機関出力を
一定に制御可能として、該燃料・水噴射ディーゼル機関
を高い制御性能で以って発電プラント用機関に適用可能
とすることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、燃料噴射ポンプの噴射量調整ラックをリン
ク機構を介して操作するアクチュエータと、機関回転数
を設定する速度設定装置と、該速度設定装置からの機関
回転数設定信号に基づき算出した燃料噴射量に対応する
アクチュエータ出力を前記アクチュエータに出力するガ
バナとを備えたディーゼル機関燃料制御装置において、
前記ガバナは、機関出力の検出信号に基づき、該機関出
力に対応して調整ラック操作量の調整値を算出し、前記
アクチュエータに出力するように構成されてなることを
特徴とするディーゼル機関の燃料制御装置を提案する。
【0017】かかる発明によれば、負荷検出信号等の機
関出力(あるいは負荷)の検出手段にて検出された機関
出力の検出信号をガバナに直接入力し、前記検出された
機関出力に対応するアクチュエータ出力の補正量を算出
し、アクチュエータにこれを出力して、調整ラック操作
量を補正する。
【0018】従って、燃料・水噴射ディーゼル機関のよ
うに燃料のみの運転から燃料と水との噴射による運転に
切り換える際のように急激な噴射量の変化、つまりアク
チュエータ出力の変化があるような運転条件にあって
も、機関出力の変化に即応してアクチュエータ出力即ち
燃料調整ラック位置を補正できるので、ハンチングを伴
なうことなく速い制御速度で以って機関出力を所定の出
力に静定させることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
【0020】図1は発明の実施形態に係る発電プラント
用ディーゼル機関の燃料制御装置の全体構成図、図2は
上記実施形態における要部構成図、図3は制御ブロック
図である。また、図4は本発明が適用される公知の燃料
・水噴射ディーゼル機関における燃料・水噴射システム
の模式図である。
【0021】図4において、1は燃料と水とを噴孔1a
からシリンダ内に噴射できるように構成された燃料噴射
弁、2は吐出弁2a及び等圧弁2bを有する燃料噴射ポ
ンプ、3は該燃料噴射ポンプ2と燃料噴射弁1とを接続
する燃料噴射管である。9は水タンク、8は水ポンプ、
5は前記水タンク9と燃料噴射弁1の水入口とを接続す
る水通路である。4は前記噴射弁1に設けられた逆止
弁、6、7は水通路5に設けられた逆止弁で、これらの
逆止弁は前記水タンク9側から燃料噴射弁1へ向かう水
の流れのみを許容するようになっている。
【0022】かかる燃料・水噴射システムにおいて、燃
料噴射弁1の燃料通路には燃料噴射ポンプ2から圧送さ
れる燃料と水ポンプ8から送給される水とが層状に分布
せしめられ、燃料噴射ポンプ2からの噴射圧力によっ
て、前記層状の燃料が先に噴射され、次いで水が噴射さ
れ、最後に燃料が噴射される。かかる燃料と水との層状
噴射により、排ガス中にNOx(窒素酸化物)の大幅な
低減が可能なるとともに、燃料消費率も従来の燃料噴射
のみの機関並みに低く維持できる。
【0023】本発明の実施形態においては、かかる構成
からなる燃料・水噴射ディーゼル機関を図1〜図2に示
す発電用機関(以下エンジンという)として使用してい
る。
【0024】即ち図1〜図2において、10はエンジ
ン、13は発電機で、該発電機13は前記エンジン10
にカップリング12を介して直結駆動される。2は前記
エンジン10の燃料噴射ポンプ、11はアクチュエータ
であり、該アクチュエータ11の出力端がリンク14a
を介して前記燃料噴射ポンプ2の燃料調整ラック(不図
示)に連結され、該ラックを移動させて燃料噴射量を調
整するようになっている。
【0025】16はガバナで、該ガバナ16からのアク
チュエータ出力信号yにより、前記アクチュエータ11
が操作されるようになっている。22は前記発電機13
の負荷即ち機関出力を検出する負荷検出器である。15
は発電機制御盤で前記負荷検出器22からの発電機負荷
即ち機関出力の検出信号Lが入力されるようになってい
る。また該発電機制御盤15からの出力される速度設定
値の増減信号xは前記ガバナ16に入力される。
【0026】かかる構成からなる燃料制御装置を用いた
発電用機関としての燃料・水噴射ディーゼル機関の運転
時において、負荷検出器22によって検出された発電機
負荷即ち機関出力の検出信号Lは発電機制御盤15に入
力されるとともに、ガバナ16にも入力される。
【0027】発電機制御盤15においては前記検出信号
Lに基づき、機関回転数の設定値増減信号即ち速度設定
値増減信号xをガバナ16に伝達する。
【0028】一方、前記ガバナ16においては、前記負
荷検出器22から該ガバナ16に直接入力される機関出
力Lが一定となるようにアクチュエータ出力yの補正量
を算出し、前記速度設定値増減信号xに前記補正量を加
えたアクチュエータ出力yを算出する。
【0029】即ち、図3に示す制御ブロック図におい
て、前記ガバナ16においては、前記負荷検出器22か
ら機関出力の検出信号Lがアクチュエータ出力演算器1
61に入力されると、該アクチュエータ出力演算器16
1にて、前記検出された機関出力Lからこれに相当する
燃料噴射量を求め、さらに該燃料噴射量に相当する燃料
噴射ポンプ2の燃料調整ラックの変化量つまりアクチュ
エータ出力yを算出する。一方、162はアクチュエー
タ出力設定器で、機関出力Lに対応する基準となるアク
チュエータ出力yつまり発電機13の受電周波数に相当
する速度設定値を保持するに要するアクチュエータ出力
yが機関出力Lに対応して設定されており、速度設定値
増減信号xにより変更される。
【0030】163はアクチュエータ補正量演算器で、
前記アクチュエータ出力演算器161にて算出された機
関出力の検出値に対応するアクチュエータ出力y1 と前
記アクチュエータ出力設定器162に設定されたアクチ
ュエータ出力y0 とを比較して、両者からアクチュエー
タ出力への偏差を求める。この偏差がアクチュエータ出
力の補正量yとなり、該補正量yにより燃料噴射ポンプ
2の燃料調整ラックの変位を補正する。
【0031】これにより、燃料噴射ポンプ2の燃料噴射
量は図5のa1 点、b1 点あるいはc1 点のように、機
関回転数が一定線D上になるように調整される。
【0032】従って、前記発電プラントにおいて、燃料
・水噴射ディーゼル機関を燃料のみで、図7のC点で運
転していたとき、水噴射を始めると図7のa点で運転す
ることとなるが、かかる実施形態によれば、機関出力の
検出信号Lを直接ガバナ16に入力してアクチュエータ
出力yを所定の噴射量つまり燃料及び水の合計噴射量に
なるように補正するので、燃料のみの噴射から燃料及び
水の噴射への変換の制御速度が迅速に行われる。
【0033】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、燃料
・水噴射ディーゼル機関における燃料のみの運転から燃
料と水との噴射による運転に切り換える際のように、急
激な噴射量の変化、つまりアクチュエータ出力の変化が
あるような運転条件にあっても、機関出力の変化に即応
してアクチュエータ出力即ち燃料調整ラック位置を補正
できるので、ハンチングを伴うことなく速い制御速度で
以って機関出力を所定の出力に静定させることができ、
応答性が高く勝つ安定した制御性能を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る発電プラント用ディ
ーゼル機関の燃料制御装置の全体構成図である。
【図2】 上記実施形態におけるアクチュエータ近傍の
要部構成図である。
【図3】 上記実施形態における制御ブロック図であ
る。
【図4】 燃料・水噴射ディーゼル機関の燃料・水噴射
システムの模式図である。
【図5】 上記実施形態における発電用ディーゼル機関
の制御特性線図である。
【図6】 従来技術に係る発電プラント用ディーゼル機
関を示す図1対応図である。
【図7】 燃料・水噴射ディーゼル機関の噴射量特性線
図である。
【図8】 従来技術に係る発電用ディーゼル機関の制御
特性線図である。
【符号の説明】
1 燃料噴射弁 2 燃料噴射ポンプ 3 燃料噴射管 5 水通路 8 水ポンプ 10 エンジン 11 アクチュエータ 13 発電機 14a リンク 15 発電機制御盤 16 ガバナ 22 負荷検出器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料噴射ポンプの噴射量調整ラックをリ
    ンク機構を介して操作するアクチュエータと、 機関回転数を設定する速度設定装置と、 該速度設定装置からの機関回転数設定信号に基づき算出
    した燃料噴射量に対応するアクチュエータ出力を前記ア
    クチュエータに出力するガバナとを備えたディーゼル機
    関の燃料制御装置において、前記ガバナは、機関出力の
    検出信号に基づき、該機関出力に対応して調整ラック操
    作量の調整値を算出し、前記アクチュエータに出力する
    ように構成されてなることを特徴とするディーゼル機関
    の燃料制御装置。
JP10137040A 1998-05-19 1998-05-19 ディーゼル機関の燃料制御装置 Pending JPH11324729A (ja)

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