JPS6355343A - 機関の燃料量制御装置 - 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、機関への燃料量を制御できるようにした装置
に関し、特にディーゼル機関の調速・操縦装置に用いて
好適の機関の燃料量制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、機関、特にディーゼル機関への燃料量を制御し
てその速度を制御する手段として、機械式や機械油圧式
あるいは電気式の調速機が主として用いられている。

これらの調速機は予め定められた固有の燃料量のリミッ
トモードを有しているが、低速域の制御御や過渡的条件
下での制御に不具合があるほか、機関の過負背を防止す
るためのリミット機梼が固定的かつ直線的であり、機関
の実状に合うものではなかった。

そこで、従来、第６図に示すような機関の燃料ｆｌ’ｔ
制御装置が用いられている。

すなわち、揉舵室に設けられた操縦ハンドル１を振作す
ることにより、機関回転数設定指令信号Ｓｖが出力され
るようになっており、この機関回転数設定指令信号Ｓｖ
は、マイクロコンピュータ２Ａへ送られ、その比較器３
で機関Ｉからの実際回転数信号ＳＲと比較されるように
なっている。

ところで、このマイクロコンピュータ２Ａには、運転モ
ード選択回路４が内蔵されており、この運転モード選択
回路４へは、Ｗ１関の回転数情報や操縦ハンドル１のハ
ンドル位置情報が入力されるようになっていて、これに
より機関が、現在、大洋運転（平常運転）状態、急速逆
転状態、荒天運転状態。

低回転運転状態のうちのいずれかの状態にあるのかを判
別できるようになっている。

つまり、ｔＩ！ｉ関回転数回転数関の低回転運転状態と
大洋運転状態とを判別することができ、磯閏の回転改変
９ＪＩ量からＷｉ関の荒天運転状態を判別することがで
き、さらに操縦ハンドル１のハンドル位置から機関の急
速逆転状態を判別でさるようになつ　　　゛でいる。

そして、この運転モード選択回路４により各種の運転モ
ードが判別されて検出されたのちは各運転モードに応じ
た選択信号Ｓｓが出力されるようになっている。

なお、運転モード選択回路４からは、各運転モードに応
じて予め設定された理想的な機関回転数に対応する信号
ＳＮも出力されるようになっている。

比較器３からの偏差信号Ｓｅは、調速モード補償回路５
へ送られ、この調速モーＶ補償回路５において、運転モ
ード選択回路４で選択された運転モードに対応する調速
モードにより、上記選択されな運転モードに応じた補償
が行なわれるようになっている。つまり、この調速モー
ド補償回路５は、運転モード選択回路４から選択信号Ｓ
ｓを受けて、調速モードを決定し、偏差信号Ｓｅに対し
この調速モードに応じた補償を行なうものである。

このよ）にして調速モード補償回路５で、選択された運
転モードに対応する補償を施された機関回転数設定指令
信号Ｓｖに基づ（信号Ｓｃは、第６図に示すごと（、比
較器６へ送られる。

なお、：１４速モ一ド補償回路５による急速逆転時の調
速モードの切換は、操縦ハンドル１の繰作後、機関Ｉへ
の燃料供給が力フトされている間に行なわれ、その他の
運転モードの調速モードの切換は、条件検出後、回転数
偏差がゼロとなった時に行なわれるようになっている。

ところで、マイクロコンピュータ２Ａ内には、１７図に
示すような各運転モードに共通の基準リミットモード（
燃料量−回転数特性）を設定している基準リミットモー
ド設定回路７が組込まれており、この基準リミットモー
ド設定回路７は、運転モード選択回路４から選択された
運転モードに応じた機関回転数信号ＳＮを受けることに
より、同機関回転数信号ＳＮに対応して制限すべき燃料
量（Ｒ天産料量）に応じた基準リミットモード信号ＳＬ
を燃料量リミットモード修正回路８へ送ることがでさる
ようになっている。

この燃料量りミツ）毫−ド修正回路８は、運転モード選
択回路４からの選択信号Ｓｓを受けて、第８図に示すよ
うに、上記基準リミットモード信号ＳＬに、選択された
運転モードに応じた補正を施す回路で、この回路８から
のリミット修正信号ＳＮは比較器６へ送られて、運転モ
ードに応じ燃料量の点から前記信号Ｓｃの補正を行なう
ようになっている。

このようにして、比較器６からは、第６図に示すごとく
、燃料量に比例する信号Ｓ、が出力されて、この信号Ｓ
、は比較器９へ送られる。

この比較器９からの信号は、機関Ｉの燃料噴射ポンプに
おける燃料Ｗ４整ラックを駆動するための７クチユエー
タ１０へ送られて、このアクチュエータ１０″ｃｈａ料
調整ラツクを移動させることにより、機関Ｉへの燃料の
供給が行なわれる。

アクチュエータ１０の駆動に伴う燃料３！Ｉ整ラツクの
移動位置として、燃料量が検出される。この検出信号Ｓ
ＤＥはフィードバックラインＦＢ中の燃料量補償回路１
１で電気信号ＳＦｆ、？、変換され、これが比較器９へ
入力できるようになっている。すなわち設定値と実際値
との比較が行なわれるようになっているので、比較器６
からの信号ＳＰの補償を行なうことができるのである。

したがって、最終的には、比較器９からは信号Ｓ、で補
償された操作信号ＳＤが７クチユエータ１０へ与えられ
ることになる。

なお、多基軸８！関の場合、比較器９へは、他の機関（
例えば機関■、ＤＩ）用のアクチュエータからのフィー
ドバック信号Ｓ、’ＭＳ、”も印加される。

このように、＃６図に示す機関の燃料量制御装置によれ
ば、８！械式や機械油圧式あるいは電気式の調速機によ
る不具合が解消される。

〔発明が解決しようとする問題、α〕

しかしながら、上述のような従来の機関の燃料量制御装
置では、運転モード選択回路４からの選択信号Ｓｓによ
り基準リミットモード修正回路８において基準１）　ミ
ツトモード信号ＳＬの補正を実施し、比較器６に１７　
ミツト修正信号ＳＭを送っているが、基準リミットモー
ド信号ＳＬに対する燃料量リミットモード修正回路８の
修正量は常に一定（可変ではない、ｎ正回転数のみ調り
であり、その修正の方向は燃料量を減らす方向のみに固
定されるとともに、選択信号Ｓｓが途切れると元の基準
リミット量に戻す方式となっている。また、基準リミッ
トモード設定回路７における基準リミットモード信号Ｓ
Ｌの設定は、予め運転モード選択回路４に設定された機
関回転数信号ＳＮについてしか行なわれない。

したがって、船舶において外乱条件（波浪、泡流等）の
変化が激しい場合（荒天時など）には、第９図に示すケ
ースａ（Ｘ印参照）のように機関回転数の加速が低下し
てしまうことがある。ただし、第９図は機関の逆転時に
おける機関回転数状態を実船試験により得た結果を示し
たグラフであり、３つのケースＩＬ−ｅの場合について
示している。また、各ケースａ−ｃについて、初速およ
び煙色効果（リンデルマン濃度）をグラフ中に記す。

第９図に示すごとく、ケースｂ、ｃ（それぞれ○印。

Δ印参照）のように同一装置（第６図参照）により良好
な結果が得られる場合もあるが、ケースａのような状態
を考慮し、低速域や過大な外乱条件下において、その状
態に応じたリミット機能の拡大、すなわち最大燃料量の
設定を臨機応変に竹なえるようにすることが望まれてい
る。

本発明は、このような状況に鑑み、運転モードに応じた
適切な補償を行なうとともに、リミット機能を拡大する
ことにより、機関の広範な運転域に亘って最適の制御を
行なえるようにした、８！関の燃料量制御装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の機関の燃料量制御装置は、操縦ハン
ドルによる機関回転数設定指令信号に基づいて機関への
燃料量を制御しうる制御装置において、上記機関回転数
設定指令信号と機関の実際回転数信号との比較を打なう
比較器と、同比較器からの比較差信号を受けて機関への
燃料量の制御信号の補償を行なう調速モード補償回路と
、運転モードの選択を行なうとともに同選択による運転
モードに応じた機関回転数信号を出力する運転モード選
択回路と、同運転モード選択回路からの機関回転数信号
と土泥実際回転数信号とに応じて燃料量の基準リミット
モード信号を出力する基準リミットモード設定回路と、
上記運転モード選択回路において選択された運転モード
に応じて上記基準リミットモード設定回路からの燃料量
の基準リミットモード信号を補正して上記調速モード補
償回路からの信号の修正を行なうためのリミット修正信
号を出力すべく設けられた燃料ｆｆｉ’Ｊミツトモード
修正回路とをそなえ、上記比較器からの比較差信号を受
ける関数発生器が設けられて、上記燃料量リミットモー
ド修正回路が上記関数発生器からの修正信号に応じて上
記リミット修正信号を出力するように構成されたことを
特徴としている。

〔作　用〕

上述の本発明の機関の燃料置割＠Ｖｃｒ１１では、運転
モード選択回路からの機関回転数信号と機関の実際回転
数信号とに応じた燃料量の基準リミットモード信号が、
基準リミットモード設定回路から燃料量リミットモード
修正回路へ出力され、同燃料量りミツトモー）′修正回
路において、上記基準リミットモード信号は、上記運転
モード選択回路において選択された運転モードに応じて
補正され、ｒ！Ａ数発生器から比較差信号に対応して出
力される修正信号に応じリミット修正信号として出力さ
れる。そして、このリミット修正信号により、調速モー
ド補償回路からの信号の修正が行なわれる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての機関の燃料
量制御装置について説明すると、第１図はそのブロック
線図、第２図はその関数発生器の入出力特性を示すグラ
フ、第３図はその基準リミットモード（燃料量−回転数
特性）を示すグラフ、第４図はその燃料量リミットモー
ド修正回路における燃料量−回転数特性の修正状況を示
すグラフ、第５図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本実施例に
よる装置の作用と従来装置の作用とを比較して説明する
ためのビッグラフである。

ｔｓ１図に示すように、操舵室に設けられた操縦ハンド
ル１を操作することにより、機関回転数設定指令信号Ｓ
ｖが出力されるようになっており、この機関回転数設定
指令信号Ｓｖは制御装置としてのマイクロコンビエータ
２へ送られる。

このマイクロコンピュータ２においては、上記機関回転
数設定指令信号Ｓｖと機関１４の実際回転数信号ＳＲと
の比較を行ないその比較差信号ΔＳを出力する比較器３
が内蔵されるとともに、運転モード選択回路４が内蔵さ
れている。

この運転モード選択回路４は、運転モードを判別し選択
された運転モードに応じた選択信号Ｓｓを出力するとと
もに、運転モードに応じ予め設定されているｆｉ１ｍ回
転数信号ＳＮを出力するものである。なお、上記運転モ
ード選択回路４は、＄６図に示す従来のものと全（同様
の機能を有するもので、壬の詳細な説明は省略する。

一方、マイクロコンピュータ２には、調速モード補償回
路５および基準リミットモード設定回路７が内蔵されて
いて、上記調速モード補償回路５は、従来とほぼ同様に
、比較器３からの比較差信号ΔＳを受けで機関１４％′
の燃料量の制御信号の補償を行なうもので、運転モード
選択回路４からの選択信号Ｓｓを受けで調速モードを決
定し比較差信号ＡＳに対しこの調速モードに応じＥ補償
を行ない信号Ｓｅを比較器６へ出力するものである。

また、上記基準リミットモード設定回路７は、第３図に
示すような各運転モードに共通の基準リミットモード（
燃料量−回転数特性）を予め設定されており、運転モー
ド選択回路４からの機関回転数信号ＳＮと実際回転数信
号ＳＲとに応じ上記基準リミットモードに基づいて燃料
量の基準リミットモード信号（回転数信号５ＮｔＳＲに
対応して制限すべき最大燃料量に応じた電気信号）ＳＬ
を出力するものである。

なお、上記基準リミットモード設定回路７において、基
準リミットモード信号ＳＬを設定する際に用いる回転数
信号としては、低速域や過大な外乱条件下におい七実際
回転数信号ＳＲが選択され、その他の場合には、従来と
おり機関回転数信号ＳＮが選択されるようになっている
。

また、実際回転数信号ＳＲは、機関１４に付設される図
示しないセンサによって検出される。　゛ところで、本
実施例において、マイクロコンピュータ２にｉ±、関数
発生器１２と燃料量リミットモニド修正回路１３とが内
蔵されており、上記関数発生器１２は、比較器３からの
比較差信号ΔＳを受け、二の比較差信号ΔＳに応じて第
２図に示すグラフに基づく修正信号ΔＳＭを出力するも
のである。′ また、上記燃料量リミットモード修正回路１３は、運転
モード選択回路４からの選択信号Ｓｓに応じて基準リミ
ットモード設定回路７からの基準リミットモード信号Ｓ
Ｌを補正し、関数発生器１２からのイ１正信号ΔＳＭに
応じで、上記基準リミットモード信号ＳＬを、第４図に
示すように、補正してからリミット修正信号ＳＭとして
比較器６へ出力するものである。

比較器６においては、燃料量リミットモード修正回路１
３からのリミット修正信号ＳＭに基づき調速モード補償
回路５からの信号Ｓｃの補正が行なわれ、同比較器６か
ら最終的な操作信号Ｓｏが７クチユエータ１０へ出力さ
れて、機関１４への燃料量が制御されるようになってい
る。

本発明の一実施例としての機関の燃料量制御装置は上述
のごとく構成されているので、繰縦ハンドル１を操作す
ることにより、機関回転数設定指令信号Ｓｖが出力され
、この機関回転数設定指令信号Ｓｖは比較器３で機関１
４からの実際回転数信号ＳＲと比較され、同比較器３か
ら比較差信号ＪＳが調速モード補償回路５および関数発
生器１２にそれぞれ出力される。

このとき、運転モード選択回路４においては、選択され
た運転モードが判別され、その運転モードに対応して選
択信号Ｓｓが調速モード補償回路５および燃料量リミッ
トモード修正回路１３へそれぞれ出力されるとともに、
上記運転モードに応じた機関回転数信号ＳＮが基準リミ
ットモード設定回路７へ出力される。

そして、調速モード補償回路５においては、運転モード
選択回路４からの選択信号Ｓｓに基づき調速モードが決
定され、この調速モードに対応して比較差信号ａＳに対
する補償が行なわれ、信号Ｓｃが比較器６へ出力される
。

一方、基準リミットモード設定回路７においては、第３
図に示すような基準リミットモード（燃料量−回転数特
性）に基づき、低速域や過大な外乱条件下では実際回転
数倍・号ＳＲに対応し、またその他の条件下では運転モ
ード選択回路４からの機関回転数信号ＳＮに対応して、
制限すべき燃料量（最大燃料量）に応じた基準リミット
モード信号ＳＬが燃料量１７　ミツトモード修正回路１
３へ出力される。

また、関数発生器１２においては、第２図に示すような
入出力特性に基づき比較器３からの比較差信号ｊｓに対
応して修正信号ｌＳＭが燃料量リミットモード修正回路
１３へ出力される。

ここでは、第２図に示すように、機関始動時には実際回
転数信号Ｓ、がＯｒｐｍであるので比較差信号ΔＳの値
は大となり、修正信号ΔＳＨの値も大きくなるとともに
、正転中の機関１４を逆転始動する時にはさらに修正信
号ΔＳＭは増大する。一方、増速時には比較差信号ΔＳ
の値が徐々に減少するため、修正信号ＡＳＭも漸減する
ことになる。

そして、燃料量リミットモード修正回路１３においては
、運転モード選択回路４からの選択信号Ｓｓに応じて基
準リミットモード設定回路７からの基準リミットモード
信号ＳＬが補正され、この基準リミットモード信号ＳＬ
は、関数発生器１２からの修正信号ΔＳＨに応じて、第
４図の破線で示すように補正されてがら、リミット修正
信号ＳＮとして比較器６へ出力される。そして、この比
較器６において、調速モード補償回路５からの信号Ｓｃ
は、燃料量リミットモード修正回路１３からのリミット
修正信号ＳＨにより補正されたあと、操作信号ＳＯとし
てアクチュエータ１０へ出力され、このアクチュエータ
１０を駆動させることにより、機関１４への燃料量が制
御されるのである。

ユニで、第４図に示すように、燃料量リミットモード修
正回路１３においては、関数発生器１２からの修正信号
ΔＳＭに基づき、燃料量の修正量を減少させるだけでな
く増大させることもでき、また、選択信号Ｓｓによって
燃料量の修正だけでなく、従来と同様に、その修正回転
数も変化させることができる。

その結果、従来、加速中の燃料量は第５図（ｂ）に示す
ようなものであったのが、第５図（ａ）に示すようにな
り、滑らかに機関回転数の加速が行なわれることになる
。

このように本実施例のへ関の燃料量制御装置によれば、
低速域や過大な外乱条件下では、機関回転数信号ＳＮで
はなく実際の機関１４の運転状態に即した実際回転数信
号ＳＲにより基準リミットモード信号ＳＬが設定される
ほか、燃料量リミットモード修正回路１３において関数
発生器１２からの修正信号ΔＳＭに基づき上記基準リミ
ットモード信号ＳＬの増減補正が行なわれるようになる
。

したがって、リミッＨＰｔ能の拡大すなわち最大燃料量
の設定を臨機応変に行なえるようになり、調速条件つま
り燃料量の設定が、外乱に対してもまた機関１４の広範
な運転域に亘っても常に最適となって、適すな燃料制御
が実現されるので、過剰燃料が少なくなるだけでなく、
煙色が改善されるとともに、機関回転数の加速特性も良
好となる。

また、通常始動あるいは逆松始１１ｈｖｆの燃料投入量
の設定が確実になるとともに、オーバトルクや過給機の
サージングの防止さらには荒天運転時における制御性の
向上など操作性を大幅に改善することができるという効
果もある。

なお、本実施例では、−基一軸機関の場合を示したが、
本発明の装置は多基軸磯閏の場合にも同様に適用される
。

また、本実施例では、調速モード補償回路５へ運転モー
ド選択回路４がら選択信号Ｓｓが送られるようになって
いるが、上記調速モード補償回路５に運転モード選択機
能を合わせもたせて、この調速モード補償回路５と上記
運転モード選択回路４との間における選択信号Ｓｓのた
めのラインを省略してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の機関の燃料量制御装置に
よれば、操縦ハンドルによるｆｉ関面回転数設定指令信
号基づいて機関への燃料量を制御しうる制御装置におい
て、上記機関回転数設定指令信号と８！関の実際回転数
信号との比較を行なう比較器と、同比較器からの比較差
信号を受けて機関への燃料量の制御信号の補償を行なう
調速モード補償回路と、運転モードの選択を行なうとと
もに同選択による運転モードに応じた機関回転数信号を
出力する運転モード選択回路と、同運転モード選択回路
からの機関回転数信号と上記実際回転数信号とに応じて
燃料量の基準リミットモード信号を出力する基準リミッ
トモード設定回路と、上記運転モード選択回路において
選択された運転モードに応じて上記基準リミットモード
設定回路からの燃料量の基準リミットモード信号を補正
して上記調速モード補償回路からの信号の修正を行なう
ためのリミット修正信号を出力すべく設けられた燃料量
リミットモード修正回路とをそなえ、上記比較器からの
比較差信号を受ける関数発生器が設けられて、上記燃料
量リミットモード修正回路が上記関数発生器からの修正
信号に応じて上記リミット修正信号を出力するように構
成されているので、運転モードに応じた適切な補償が行
なわれるとともにリミッＨＰＩ能が拡大され、調速条件
すなわち燃料量の設定が、外乱に対してもまた機関の広
範な運転域に亘っても常に最適となり、適切な燃料制御
が実現される。したがって、過剰燃料が少なくなるだけ
でなく、煙色が改善されるとともに、機関回転数加速特
性も良好となる。

また、通常始動あるいは逆転始動時の燃料投入量の設定
が確実になるとともに、オーバトルクや過給機のサージ
ングの防止、さらには荒天運転時における制御性の向上
など操作性を大幅に改善することができる利点もある。

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【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の一実施例のへ関の燃料量制？：！
ｇ装置を示すもので、第１図はそのブロック線図、第２
図はその関数発生器の入出力特性を示すグラフ、第３図
はその基準リミットモード（燃料量−回転数特性）を示
すグラフ、第４図はその燃料量リミットモード修正回路
における燃料量−回転数特性の修正状況を示すグラフ、
第５図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本実施例による装置の
作用と従来装置の作用とを比較しで説明するためのビジ
グラフであり、第６〜９図は従来の機関の燃料量制御装
置を示すもので、第６図はそのブロック線図、第７図は
その基準リミットモード（燃料量−回転数特性）を示す
グラフ、第８図はその燃料量リミットモード修正回路に
おける燃料量−回転数特性の修正状況を示すグラフ、第
９図は従来装置の実船試験結果（運転時）の−例を示す
グラフである。 １・・揉縦ハンドル、２・・制御装置としてのマイクロ
コンピュータ、≦・・比較器、４・・運転モード選択回
路、５・・調速モード補償回路、６・・比較器、７・・
基準リミットモード設定回路、１０・・アクチュエータ
、１２・・関数発生器、１３・・燃料量リミットモード
修正回路、１４・・機関。 攬代理人　弁理士　飯　沼　義　４ 第２図　　　　　　　　第３図 第５図 （ｂ） 時間 第６図 第７図 回転数 ＷＪ９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　操縦ハンドルによる機関回転数設定指令信号に基づい
   て機関への燃料量を制御しうる制御装置において、上記
   機関回転数設定指令信号と機関の実際回転数信号との比
   較を行なう比較器と、同比較器からの比較差信号を受け
   て機関への燃料量の制御信号の補償を行なう調速モード
   補償回路と、運転モードの選択を行なうとともに同選択
   による運転モードに応じた機関回転数信号を出力する運
   転モード選択回路と、同運転モード選択回路からの機関
   回転数信号と上記実際回転数信号とに応じて燃料量の基
   準リミットモード信号を出力する基準リミットモード設
   定回路と、上記運転モード選択回路において選択された
   運転モードに応じて上記基準リミットモード設定回路か
   らの燃料量の基準リミットモード信号を補正して上記調
   速モード補償回路からの信号の修正を行なうためのリミ
   ット修正信号を出力すべく設けられた燃料量リミットモ
   ード修正回路とをそなえ、上記比較器からの比較差信号
   を受ける関数発生器が設けられて、上記燃料量リミット
   モード修正回路が上記関数発生器からの修正信号に応じ
   て上記リミット修正信号を出力するように構成されたこ
   とを特徴とする、機関の燃料量制御装置。