JP3319770B2 - 定速回転型火花点火式内燃機関の回転数制御装置 - Google Patents

定速回転型火花点火式内燃機関の回転数制御装置

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JP3319770B2 JP33756091A JP33756091A JP3319770B2 JP 3319770 B2 JP3319770 B2 JP 3319770B2 JP 33756091 A JP33756091 A JP 33756091A JP 33756091 A JP33756091 A JP 33756091A JP 3319770 B2 JP3319770 B2 JP 3319770B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、火花点火式内燃機
関、特に一定回転数で運転される機関の回転数制御装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】定速で運転される内燃機関においては負
荷が変化しても回転数が変動しないようにガバナで制御
されるが、負荷急変時の回転数変動を完全になくすこと
は困難であり、負荷が急に遮断されたような場合には回
転数のはね上がりが生ずる。特に発電機駆動用の内燃機
関では、このような回転数のはね上がりを極力小さくし
て速やかに回転数を正常値に戻す必要があるため、高性
能な回転数制御が強く要望されている。この対策として
は例えば負荷が急遮断された時に点火を中止することが
考えられるが、未燃焼の燃料がそのまま排出されるので
危険であり、また点火プラグが急冷されて絶縁部が破損
する可能性がある。また内燃機関が過給機付きの場合に
は、ブロアとスロットル弁の間の圧力が上昇してサージ
ングを生じやすく、過給機の耐久性に悪影響を与える可
能性がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明はこの点に着
目し、負荷急変時における定速回転型火花点火式内燃機
関の回転数変動を小さくすることを課題としてなされた
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明の定速回転型火花点火式内燃機関の制御
装置では、負荷の急減により機関回転数が上昇してあら
かじめ設定された基準値を越えたことが検出されると、
点火時期を遅延させると共にバイパス路に設けられた弁
を開き、所定時間経過後に上記弁を閉じると共に点火時
期を徐々に元に戻し、元に戻ってから一定の停止時間が
経過するまで制御動作を停止するようにしている。
【0005】
【作用】負荷の急減をその影響が最も早く現れる回転数
の上昇で検出するので、検出は極めて速やかに行われ、
点火時期を遅延させることにより機関が発生する出力が
小さくなり、安全且つ速やかに作動して回転数の上昇を
抑えることができる。また、過給機のバイパス路を開く
ことによりサージングを生ずることがなくなり、点火時
期の遅延による効果との相乗作用によって回転数を安定
させる作用が増進される。更に、点火時期を徐々に元に
戻し、一定の停止時間が経過するまで制御を行わないの
で、点火時期を急に戻したりガバナ制御と重なったりし
た場合などに生ずる回転数の変動が防止される。
【0006】
【実施例】次に、この発明を適用するのに適している火
花点火式の過給機付き希薄燃焼ガス機関における一実施
例について説明する。図1において、1は機関、2は吸
気マニホールド、3は排気マニホールド、4は過給機、
5はスロットル弁であり、図外のミキサで得られた混合
気6は、上流側給気管7から過給機4のブロア4a、下
流側給気管8、スロットル弁5を経て機関1に供給さ
れ、排気9は過給機4のタービン4bを経て排出され
る。11はブロア4aの上流と下流をバイパスするよう
に設けられたバイパス路であり、このバイパス路11に
はバイパス弁12が備えられている。
【0007】15は回転数検出器、16はイグナイタ、
17はコントローラであり、コントローラ17は回転数
検出器15の検出信号に応じてイグナイタ16とバイパ
ス弁12に対して制御信号を出力する。このコントロー
ラ17は例えば主要部にマイクロコンピュータを用いる
ことができるが、制御内容が比較的簡単であるから所定
の動作を行うようにリレーやタイマ等を用い、ディスク
リートな回路によって適宜構成してもよい。なお回転数
検出器15としては例えばタコジェネレータが使用され
る。
【0008】実施例は以上のような構成であり、次に動
作について説明する。図2は回転数の変動を例示した
図、図3は制御手順のフローチャートである。図2にお
いて、N0は機関1の目標回転数、Ntは回転数変動を
検出するためのしきい値(基準値)、Np及びNp´は回
転数が変動した時のピーク値を示しており、しきい値N
tは事前の試験等により適切な回転数が選定される。時
刻t1は負荷が遮断された時刻であり、これ以後の回転
数変動を実施例の場合は実線で、従来例の場合は破線で
それぞれ示している。なお、時刻t1以前の小さい変動
は許容範囲内の通常の変動を示している。
【0009】まず、時刻t1で負荷遮断等がなされて回
転数が時刻t1以後に急激に上昇し、時刻t2に回転数が
しきい値Ntを越えたことがコントローラ17により検
出されると(図3のステップS1)、コントローラ17か
らイグナイタ16に対し点火時期を遅延させるリタード
信号が出力されて点火時期遅延が開始され、同時にバイ
パス弁12に対して開信号が出力されてバイパス弁12
が開かれる(ステップS2)。点火時期の遅延は、通常点
火時期を上死点に対して+5〜10°程度の角度とする
ことで行われ、事前の実験等により機関1の形式や大き
さ等に応じて適正な値が選定される。
【0010】この点火時期の遅延によって、機関1は燃
料供給量が変らなくても発生する出力が小さくなるの
で、図2の実線のように従来例よりも回転数の上昇が抑
えられる。なお、この実施例では一定量の点火時期遅延
を終了まで行うようにしているが、場合によっては遅延
期間中に遅延量を適宜変化させるようにしてもよい。ま
た、負荷が遮断されるとスロットル弁5が急に閉じるた
めに、下流側給気管8内のブースト圧力が急上昇するの
であるが、バイパス弁12が開かれるので圧力がバイパ
ス路11から上流側給気管7に逃がされ、下流側圧力が
急上昇した時に発生するサージングが未然に防止され
る。
【0011】ステップS3は点火時期遅延を終了する時
期を判断するステップであり、バイパス弁12は点火時
期遅延の終了と同時かあるいはこれよりも早く閉じる必
要があるため、回転数の上昇量が零になるか、またはあ
らかじめ設定された一定時間ΔTが経過するかのいずれ
か早い方で終了が判断されてステップS4に進み、コン
トローラ17から閉信号が出力されてバイパス弁12が
閉じられる。次いで、ステップS5でコントローラ17
から点火時期を元に戻す信号がイグナイタ16に対して
出力され、点火時期は正規の状態に戻る。この時、点火
時期を急に戻すとこれが原因で回転数が変動するので、
ある程度の時間をかけて徐々に戻すようにしてある。
【0012】上述の制御は通常のガバナ動作とは別に行
われるので、ガバナ制御と重なって回転数が再びしきい
値Ntを越えることが考えられる。このため、すぐに上
記の制御を再開するとハンチングのような状態となって
動作が不安定になる可能性があるので、これを防ぐため
に最後のステップS6では一定の検出停止時間、例えば
1〜数秒間が経過するまで時間待ちした後、待機状態に
戻ってこの発明の制御が再開される。このような制御に
より、図2のように従来例よりも回転数の変動が小さく
なってピーク値Npが従来のNp′よりも低く抑えら
れ、またほぼ目標回転数N0 に戻るまでの静定時間Tも
従来のT′よりも短縮されるのであり、負荷遮断時等に
おける回転数の変動が小さくなると共に変動が速やかに
収束されるのである。また、機関1から過給機4に供給
されるエネルギーが減少しないので過給機4への悪影響
がなく、サージングの発生も防止される。
【0013】上述の実施例では、負荷の変化を検出する
ために回転数検出器15として例えばタコジェネレータ
を使用すると述べたが、回転数や負荷の変化は、オルタ
ネータや電磁ピックアップを使用し、あるいは機関1が
発電機駆動用の場合には発電機の周波数や電流値を利用
するなど、他の手段で検出することができる。この場
合、タコジェネレータは電圧の上昇量に、同様に電磁ピ
ックアップであればF/Vコンバータの電圧の上昇量に
対して、また周波数に対してはその上昇量に対してそれ
ぞれしきい値を設定するが、発電機の電流値やオルタネ
ータの電圧に対しては降下量に対してしきい値が設定さ
れる。
【0014】また、上述の実施例ではステップS3のよ
うに回転数の上昇量が零になる、すなわち、回転数がピ
ーク値Npに達してd/dt・N=0になるか、あるい
は遅延開始から一定のΔT時間経過したかによって、点
火時期遅延の終了時期を判断している。しかし回転数に
ついては、このほか、一旦上昇した回転数がある設定値
にまで戻ったか否か、あるいは回転数がピーク値Npに
達する前に変化率が一定、すなわち(d/dt)2・N=
0になったか否か等で判断することも可能であり、機関
の形式や大きさ等に応じて適当な判断基準を用いること
ができる。
【0015】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、負荷急減時の機関回転数が基準値を越えると、点
火時期を遅延させると共にバイパス路を開き、所定時間
経過後にバイパス路を閉じると共に点火時期を徐々に元
に戻し、一定の時間後まで制御の動作を停止するように
したものである。従って、負荷の急減を回転数の上昇で
検出するので検出は極めて速やかに行われ、点火時期を
遅延させることにより機関出力が小さくなるので、点火
プラグの急冷や未燃焼燃料の排出を避け、しかも通常の
ガバナ制御による場合のような遅れもなく、安全且つ速
やかに回転数の上昇が抑えられる。また、過給機のバイ
パス路を開くことによってサージングの発生がなくな
り、点火時期の遅延による効果との相乗作用によって回
転数を安定させる作用が増進される。更に、点火時期を
徐々に元に戻し、しかも一定の停止時間が経過するまで
この発明の制御を行わないので、点火時期を急に戻す場
合や、独立して行われるガバナ制御の結果と重なった場
合などに発生する可能性のある回転数の変動が防止され
る。これらの総合的な効果により、ガバナ制御のような
遅れを伴うことなく負荷遮断時等における回転数の変動
を抑え、はね上がりを極力小さくして速やかに回転数を
正常値に戻すことが容易となり、発電機駆動用のように
定速運転が必要であると共に、仮に変動があった場合で
も変動幅が小さく短時間で正常回転数に戻ることが要求
され、しかも負荷の変動が大きく、100%負荷から無
負荷まで瞬時に変わることも多い定速回転型内燃機関を
安定して運転することが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の基本的な構成を示すブロ
ック図である。
【図2】同実施例の回転数の変動を例示した図である。
【図3】同実施例の制御手順のフローチャートである。
【符号の説明】
1 機関 4 過給機 4aブロア 7 上流側給気管 8 下流側給気管 11 バイパス路 12 バイパス弁 15 回転数検出器 16 イグナイタ 17 コントローラ N0 目標回転数 Nt しきい値(基準値) Np,Np´ ピーク値 T,T´ 静定時間

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定の回転数で運転されるように制御さ
    れる定速回転型火花点火式内燃機関であって、過給機の
    ブロアの上流と下流をバイパスするバイパス路を備えた
    ものにおいて、負荷の急減により機関回転数が上昇して
    あらかじめ設定された基準値を越えたことが検出される
    と、点火時期を遅延させると共にバイパス路に設けられ
    た弁を開き、所定時間経過後に上記弁を閉じると共に点
    火時期を徐々に元に戻し、元に戻ってから一定の停止時
    間が経過するまで制御動作を停止することを特徴とする
    定速回転型火花点火式内燃機関の回転数制御装置。
JP33756091A 1991-11-26 1991-11-26 定速回転型火花点火式内燃機関の回転数制御装置 Expired - Fee Related JP3319770B2 (ja)

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