JPS5816980A - 可変ピツチプロペラ付推進用機関における自動負荷制御方法 - 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】 この発明は船舶の０Ｔ変ピッチプロペラ付４１進用機関
における自動負荷制御装置に関するものである。

一般に、可変ピッチフロベラ付推進用ジーゼル機関にお
いては、主機関回転速度の１１＋ｌＩ御だけでなく、プ
ロペラピッチの制御によっても機関の負荷を制御できる
が、従来のものにおいては、主機回転速厩とプロペラピ
ッチとを各々別々に制御するものがほとんどである。し
たがって、−？の船速に対して最小の燃料消費１斤で機
関を運転することは、目安に斤る計器類がなくオペレー
タの技肝、経験に基ついて行うものであるからきわめて
困難であわ、また真に省エネとなる運転は不可能である
。

また、省エネを目的とした自動負荷制御装置ａとして、
・燃料ス１１費量／出力が最小になる様に制御する方式
のものもあるが、これではプロペラ効率が加味されてい
ないので、省エネの効果は少ない。

萱だ、いくつθ島の船速に対して燃料消費量が最小とな
る東件をセットし、この数点のセット点間は、セット点
ケ結ぶ直線上の制御を行う方式のものもあるが、この場
合セット点数が少りければ省エネ効果が少ないし、セッ
トＩバ赦ケ多くすれば複雑となって、１１．、！ｌ整が
離しい。

この５れ明は上記背景のもとＶＣ，実業さｎたもので、
可変ピッチプロペラ付推進用４；（関において％ｌツ「
望する’、＋＋、ｉ速に対して、常に主機関を最小の燃
料消費１−１でコ“ｉｉ４転することケ可能とし、旨い
省エネ効果を得ることができる自動負荷制御方法を得る
ことを目Ｆｊつとするものである。

１ずこの発明の原理について説明する。

第７図は主機関の等燃料消費率曲線（曲線（イ））、第
２図は主機関の等燃料噴射ボンブラック目盛曲目（曲線
（ロ））（等ラック曲線と略称する）、第３１／１は１
変ピッチプロペラ船（Ｃ１Ｊ）船と略称する）の凋“Ｌ
走曲紳を示し、曲線（ハ）は尋ピッチ曲綜、曲線（ロ）
は等船速曲線である。ｋお、谷じ１において、各す己−
号は、 ｉ）　ｓ　、、、イ幾１媚の１１１１出力　ｐ８Ｎ　・
・・機関の回転速１現　ｒ　ｐ　１１１ｂｅ・・・燃奎
・し自費率　ｇ　／　ｐ　ｓ　−ｈ　ｒθ　・・・プロ
ペラピッチ　度 Ｖ　８　・・・船：＋ｉｌ’　　Ｉ（ｔＲ・・・燃１曲
噴肘ボン７″ラック目盛　ｍｉｌ＋を示し、いずれ、も
定格時に対する頭で表わして（へイ）。また、各し１に
おいて曲線（ホ）は、定１ｈプロペラピッチθ＝１００
のときのプロペラ特性曲線ヲ示す。また、第３図におい
て、曲線（へ）は機関の過給機サージング発生限界を示
すサージングライン、このサージングラインと図中の細
砂とで囲壕第１る領域（ト）は、使）Ｆｌ可能領域を示
−Ｃ０各図における各曲線を関数で表わせば次のとおり
である一曲線（イ）　Ｐｓ＝ｆｌ　　（Ｎ、ｂｅ）−（
１）１出線（ロ）　　　Ｐａ＝ｆ　　１　　（Ｎ、　　
　１１）　　　　　　　・・・　　（２）曲線（ハ）　
Ｐｓ＝ｆ、（Ｎ、　　θ）　　　・・・　（３）曲線に
）　Ｐｓ＝ｆ４　（Ｎ、Ｖｓ）−（４）曲Ｉ′ｌＮＩ仲
）と曲イ尿に）とから、船速Ｖｓをパラメータとする回
転速度Ｎ−ラック目盛Ｒの関係を求めて曲１ｂ２に分描
けば、第５図の曲線（ホ）の如き等船速曲線が得られる
。なおこの関係を：ｒｊｉｉ足説明すると、この等船速
曲線（ホ）はｋ　Ａｉｌ記（２）式と（４）式とにより
、Ｒ＝ｆ、−’　　（Ｎ、Ｐａ） −ｆｔ−’　（Ｎ、　、ｆ４（Ｎ、　Ｖａ）　ｊ＝ｆ　
（Ｎ、　Ｖｓ） 々る関係が導θ１ｔ１．ることによる。

壕だ、燃料消費量をＱ　ｇ　／　ｌｃ　ｔ　−ｈ　ｒ　
＝　ｇ　／ｍ１ｃｅとすれば、 Ｑ＝ｂ　ｅ　Ｘ　Ｐ　ａ、／Ｖ　ｓ　　　　（５＞であ
るので、曲線（イ）と曲線に）とθ）ら、船速ｖ８をパ
ラメータとする。回転速度Ｎ７燃料消費゛財Ｑの関係を
求めて描けば第≠図の曲線（Ｉ））の如き等船速曲線が
得ら旧る。なお、この関係を補足説明すれば−この等船
速曲線（す）はＭｉｌ記（１）式と（４）式と（５）式
とにより、 Ｑ＝ｊｌ　−’　　（Ｎｍ　Ｐｓ）　ＸＰｓ／Ｖｓ−ｆ
、　−’（ＮＬ　ｆ、　　（Ｎ、　Ｖｓ））Ｘｆ、　　
（Ｎ、Ｖｓ）／Ｖｓ−ｇ　（Ｎ、　Ｖｓ）　　　・・・
（６）なる１列係が４かれろことによる。そして、卯グ
図の等船速曲線（す）上ＶＣ赴いて燃料消費−ＭｔＱが
最小となる点を結べば、々■グ図中の７１に小燃料消費
１１１曲線（ヌ）が（ｉられる。そして、この最小燃料
／１！ｉ費量曲極１し）分；ｉ：＜ｓ図に移し変えれば
回転速１止Ｎ−ラック目盛Ｒの関係における最小・燃料
消費４１曲線ＯＬ１が得られる。

この最小・燃料消費ｉ４曲線Ｑ１．）は次式で近似され
る。

Ｒ＝Ｉぐ、　　Ｎ　　　＋ｉ＜ｇ、　　・・・　　　（
７）但しＸｔｚ主機関燃料噴射ボンブラック巳盛Ｎ：主
機関回転速度 Ｍ：主機関のＡ４燃料）自費率曲線及びＣＰＰのＣ）に
走曲線により決定きれる定数 ■（１：主機関の回転速度と燃料噴射ポンプにより決定
される定数 ■（２：主機関燃料噴射ポンプに上り決定される定数 本発明に、おいては、（７）式で表わされる第５図の最
小燃料消費上１曲線（ト）上で主機関運転およびプロペ
ラピッチ制イ１ｌｌｌ　’ｉｉ行うものである。なお、
上Ｑｆ定数Ｍ、　Ｋ＋　、　　Ｉ（ｔは実験データによ
り定める。

壕だ、第５図において曲線（３）は主機関Ｊｂ給機に訃
いてサージングが発生する限界ケ示すサージングライン
％Ａ点は定格出力点、Ａ点、Ｂ点（ｒ＾（＋’７　＋５
’直＋１３ｉ１　Ａ　Ｂは・、１負荷防止のための燃料
噴射ボンブラック上限ストッパラインである。そして、
等燃料噴射ｆ＋４゛曲線ＱＯと燃料噴射ボンブラック上
限ストッパラインＡＢとの交点Ｃは゛格出力点Ａと必ず
しも一致しないので、定４・３出力点での〕ζ（転を行
う必要プバある場＠には、回転連間とＣＬ’　Ｐ翼ＨＩ
４と倉直接個別に制イａ＋＋できるよろシステム分イ、
°４成すればよ（八。

次に上−１（の原理を用いた本発明のＩ：ＩＩｌ！Ｉｌ
負荷制御方法を第７図の作ＩＭｈブロック図に基づいて
説明する。

自動負荷制（１１１１箱１内の回路↑ｊＩｌｌ成を説明
−すると、２は主機又はプロペラ回転速度Ｎの７．イ圧
は号？受けてこｔｔｉ一定の直ｊｔｉ　’＋Ｈ１：圧【
Ｃ変換する入力アンプで時゛定数を５秒としている。３
は入力アンプ２よりの１ｇ号のノイズを）１１？り除き
後述の演算回路５の誤動作及び破損を１５１１市するア
イソレーションアンプ、４（１目Φ１１負萌制伺１作：
１１＃開始の、）低回転速Ｉ更を設定するｉｂ制御作Ｉ
ｕｈ開始１トド低Ｉ出度設定回路で、主機関Ｉ（よ低連
回転以Ｆのｉｊ”：ｊ　’市も可能とｌ−たものであイ
）。

５は、回転：’：Ｍ　、ｂ４’、入力ＮｕＣ対（７てｌ
（ｌＮＭ十に、’ｆｒ：演ｙｔ−ｔ゛ろ演′１．・）ｉ
　ｌ！゛！ｌ　Ｉｔ！古″ζ′、ヘノＩＨ：ｌ−μのｋ
・ｊλ［１１（で連続可変に設定できイ）。Ｃ；は、燃
料噴射ボンブラック１γ［、Ｉ：測′、セ用ポテンショ
メータのＪＪｒい１（（圧と入力と紮変換ずろ入力アン
プで、１１、〜定数を０〜５秒の範囲で連４ルｉｉ■能
Ｃ′ｒ設定でき４）。７は、入力アンプ６よりの１ｄ号
のノイズ？ｚｌｌＶり除０潰述の比較回路８のＨｉａｊ
　＋ｉｉ、Ｉ＋作ノｔび破損ケ防＋ｌすイ）アイソレー
ションアンプ、８はｒＩＩｉ算回路５の出゛１月ぐ１Ｎ
　　＋Ｌ　と・１゜態別１：バ射ボンプラツクト１盛Ｒ
人力とを比較し、１・−の差の出力（＋−発生ジせろ比
較回路、９は、比１咬回路８よりの出力に対し不、’ｔ
＆　帯）・一般１ｒ１　タイム１ル−に（人・（・１ｊ
用出力を発生才ろ不感帯副１石回路で、不１・１ぺ帝は
／〜ｒ％のｌｐｊ開内で調整可能としている。、１０は
、入力１６号ｒ作１曲するリレーと負荷（可変ピッチプ
ロペラピッチ）　ｆｉ＋ｌＪ　ｊＬＩＩ作Ｕ・１１時間
分調整すルタイマーとから庁るタイＡ　１１　ｌ、ｚ−
で、タイマーのＯＮ、０１＋゛Ｆ時間は各々別々に０．
１〜７０秒の範囲内で調整可能としている。また、１１
は回転速ＩＩＪ二指示器、１２はラック位置指示４１に
である。

次にｆｌｉ！Ｉ　（卸ｌｌｌｌ１作を説明する。

速１ｕ“制か１１指令は手ｙＢ、ｖｒｘｎ行われ％　ｒ
’）ｆ望の船速ＶｆｉＫ相当する主機関回転−Ｉ！■度
が指令されイ）、王４み関又はプロペラのＮ転速度Ｎは
タフジェネレータにより検出され、電圧１イ号として前
記の如く入力アンプ２に入力さする。一方主機関燃料噴
射ポンプラック位ｉＭ　Ｒはボランショメータにより検
出され％　’１ｉ（圧１イ号として前記のり目〈入力ア
ンプ６に人力される。そして比較回路８においてＫ、Ｎ
”十Ｉ（、の（直とＨのイ：１とが比較され、その差の
出力が不ｊ函帯の範囲ケ超えたときタイムリレー駆動用
出力を発生してタイムリレー回路１０を作１＋させ、設
足された時間だけプロペラピッチ制御装置１：１’、　
１３に自動負荷制御４ｇ号を出し、その設定時間だけプ
ロペラピッチ変節の動作を行わせる。この場合、Ｒが１
（、Ｎ“十に、より大なるとき（第を図において、最小
燃料噴射量曲線Ｑ→より上側の頭載、例えば指令１ｄ１
）速Ｖ８．［対して１）点Ｔ゛の運転時）はプロペラピ
ッチを減小濾せ、Ｒが１（１Ｎ”十に２より小なシ）と
き（第を図において、曲線ＱＯの下側の領域、（ｐｌえ
はＥ点での運転時）はプロペラピッチ分増大させイ）ｒ
、すると、例えば１）点での３ｊｉｊ転時にプロ″−ζ
ラビツチケ減少させた場仔ば、第６図においてＤ′点に
うつり、船速が下るが、定ｉ屯運航を行う場合は主殴関
回転速ＩＷＮが増大するように手’ｔｊｊ！＋で速１ｊ
［制０１１指令を行なえば、ＣＰＰ買角μｌ動追従し、
Ｆ点での運転条件、すなわちｉ（、Ｎ十Ｉ（、と１６が
等しくなる条件となる方向に午“ｊ行し、このｔｉｉｌ
Ｊ御が常に行われるため結局最小燃料消費上１曲ｌｄ　
ＤＩ上の点での主機関運転およびプロペラピッチ制６１
１１が行われる。また、Ｅ点での運転時にプロペラピッ
チ分増大はせた場合は、その１捷ではＥ′点に移行し１
手１１１１　ｆｔ１ｌｌ　ｎｌｕと合わせれば同様にし
てＦ点での運転となるように制御さ１、こうしである指
令速度Ｖｓｌ　ＶＣ対してその船速における最小燃料消
費ｈｔの条件での主機関運転およびプロペラピッチ制御
が行ね７１イン。

以上説明したように本発明の自動負荷制イδ１１方法に
よれば、主機関回転速ｉ現Ｎを検出してＫ　、　Ｎ　”
　十Ｋｔを１寅智］シ、燃料１ＩＣ゛↓射ボンブラツク
目盛Ｒがこの演１）値と一致するようにプロペラピンチ
ｋｆ、する１ｉｉｌＩ御を行うので、任意の指令船速に
対して最小の′燃料ｉ＋’４費−計で主機関を運転する
ことができ、臨いｊ（ｊエネ効果を得ることができる。

そｌ〜て、Ｒ−Ｋ　Ｉ　Ｎ　　十Ｋ　＊々る伯仲で１↓
ｄ転妊れるのであるから、第５図からも明らθ為なよう
に、ザージングラインの運転となることがなく、過給機
サージング光生防ＩＬが同時に図られており、また、急
速後進燥作時の主機関過速ば防止も同時に図られており
、ざらに船体に貝類、海腺類が竹屑した際の主機関過負
荷防出も同時に図ら４．でいる等％　ｒＪＭ々の優れた
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第７図は主嵌関の尋燃８＋消費率曲線、第コレ１は主機
関の弄り感材１賞射ボンブラック目盛曲線、第３図は可
変ピッチプロペラ船の航走曲線％第μ図（１、可変ピッ
チプロペラ船の最小燃料消費量１４目ＩＪ１％紀、、５
′ｌ￥目まΔ×づ己１月の１川１１　’ｉ’ｌ　１ｉｉ
丁市ｌ］や即にコ脱用はれる主小幾関の寺ぞ船速及び１
（シ小燃料消費１１曲紗、；Ｊ　６図は第５図の一部の
みケ示したもの、第７図はムラ６明ｅ〕目ル１１負荷制
御の作１＋＃ブｔコック図である。 ｌ・・・・・・自＋１＋＃￥Ｉｒ１１′を制御′１１１
１−４１１．５・・・・・演１Ｆ回路、８・・・・・・
比ＩＩり回路、９・・・・・不感帯シＩ゛１１整回路、
１ｏ・曲・タイｌ、リレー、１３・・曲プロペラピッチ
制御装置ｉ’＋ｔ　ｈ（イ）・・・・・・烟惰べ科消費
率１１１目”Ｈｉ、　（ロ）・・・・・・等→ツク曲り
に、（ハ）・・・・宿・プロペラピッチ曲線、に）、（
ホ）、　（１１）・曲・等船速曲線、（×）、ＱＯ・・
・・・・最小燃料消費預曲線。 出願人　株式会社　新潟鉄工所 ＋ゆ５−５１ノ雫 １，８１ 玉形（Ｒヌ＋Ｊ”７’ロベウΦ粕目Φ鯰ＬＩ　　Ｎ（％
）未す図 ム □ Ｎ（％ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 主機関の回転速度Ｎを検出し、この回転速度Ｎの信号を
   演算回路に入力して、 ＫＩＮＭ十に＊　　（但し、Ｋ１．に、、Ｍは定数に演
   算し、この演算値の１ぎ号と主機関燃料噴射ポンプラッ
   ク山盛Ｒの信号とを比較回路に入力して、前記演算値に
   、Ｎ＋に、と主機関燃料噴射ボンブラック目盛Ｒの数値
   とを比較し、この比較においてＲかに、ＮＭ＋に、より
   大なるときはプロペラピッチを減少させ、ＲがＫＩＮ＋
   に！より小なるときはプロペラピッチ管増大させる制御
   によと主機関燃料噴射ボンブラック目盛Ｒとが常に一致
   する条件で主機関運転を行うようにした可変ピッチプロ
   ペラ付推進用機関における自動負荷制御方法。