KR100718736B1

KR100718736B1 - 엔진 발전기

Info

Publication number: KR100718736B1
Application number: KR1020020052736A
Authority: KR
Inventors: 시미즈모토히로; 나카무라마사시
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2007-05-15
Anticipated expiration: 2022-09-03
Also published as: TW534947B; KR20030020842A; JP2003079194A; CN1407715A; EP1289117B1; EP1289117A2; US20030042742A1; JP4072993B2; EP1289117A3; CN1299429C; US6740986B2

Abstract

본 발명의 목적은 과부하에 의해 엔진회전수가 저하하는 것을 방지하여, 고출력상태에서의 운전을 유지하는 것이다. 스로틀 제어부(108)로부터 출력되는 스로틀 개방도 지시값은 실제의 스로틀 개방도 제어범위를 넘은 범위에 이른다. 출력전압 설정부(20)에는, 발전기의 출력설정전압이 상기 개방도 지시값에 대응하여 저장되어 있고, 이 값은 개방도 지시값에 응답하여 보정신호 작성부(21)에 판독된다. 보정신호 작성부(21)는 출력설정전압에 의거하는 보정신호를 펄스폭 변조부(23)에 공급한다. PWM 신호는 인버터(3)에 공급되어, 인버터출력, 즉 발전기의 출력전압이 결정된다. 출력전압 설정부(20)는 과부하에 대응하는 개방도 지시값이 검출된 경우, 개방도 지시값에 따른 작은 값을 출력하여 발전기 출력을 저하시킨다.

Description

엔진 발전기{ENGINEDRIVING GENERATOR}

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 엔진회전수 제어부의 주요부 기능 블록도,

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 엔진 발전기의 구성을 나타내는 블록도,

도 3은 전압파형 검출부의 일례를 나타내는 회로도,

도 4는 엔진회전수 제어부의 구성을 나타내는 블록도,

도 5는 연료량 제어부의 구성을 나타내는 블록도,

도 6은 출력전압 설정부에 저장되는 테이블의 일례를 나타내는 도,

도 7은 스로틀 개방도(제어상의 스로틀 개방도)(θTH)와 발전기의 겉보기 출력의 관계를 나타내는 도,

도 8은 과부하영역의 판단기준으로서의 스로틀 개방도(제어상의 스로틀 개방도)(θTH)의 일례를 나타내는 도,

도 9는 제어상의 스로틀 개방도(θTH)와 발전기의 겉보기 출력과의 관계를 나타내는 도,

도 1O은 엔진 과열시에 기준 스로틀 개방도(θTHOL)를 하방(下方) 수정하기 위한 제어기능의 일례를 나타내는 블록도이다.

본 발명은 엔진 발전기에 관한 것으로, 특히 엔진능력을 충분히 활용함으로써 큰 부하에 대하여 여력을 가지고 운전할 수 있도록 하는 데 적합한 엔진 발전기에 관한 것이다.

최근, 가반형(可搬型)의 전원장치, 예를 들면, 엔진으로 구동되는 교류발전기에, 그 출력전압을 안정하게 하기 위하여, 인버터장치가 사용되는 일이 많아지고있다. 엔진 발전기에서는, 엔진의 목표회전수에 대한 실회전수의 편차에 대응하는 전압에, 비례, 적분, 미분(PID) 연산을 실시하고, 이 연산결과에 의거하여 연료공급량을 조절함으로써, 엔진회전수를 제어하는 속도조절기를 가진다. 예를 들면, 본 출원인은 속도조절기를 가지는 엔진 발전기에 있어서, 발전기의 발전여력을 감시하여, 이 여력이 적정값으로 유지되도록 스로틀제어를 행하여 엔진회전수를 제어하는 것을 제안하고 있다(일본국 특개평 11-308896호 공보).

엔진 발전기에 있어서, 엔진능력을 최대로 발휘하기 위하여, 스로틀 개방도를 완전 개방 부근으로 하여 운전하는 것이 상정된다. 이와 같은 운전상황에 있어서 부하가 증대한 경우, 스로틀을 그 이상 개방하여 대응할 수 없기 때문에, 과부하가 되어 엔진회전수가 저하한다. 엔진회전수가 저하함으로써, 엔진의 출력은 저하하고, 부하에 대한 구동력이 더 한층 저하한다. 부하구동력의 저하에 의하여 엔진이 실속(失速)하는 일도 있을 수 있다.

이와 같은 사태를 피하기 위해서는, 스로틀을 완전 개방으로 하지 않고, 여력을 가지게 하여 운전할 필요가 있으나, 그와 같이 하면, 엔진의 능력을 최대 출력에 근접한 상태인 곳에서 충분히 활용할 수 없다. 또 엔진에 따라서는, 특정한 회전수 영역에서 과부하가 되기 쉬운 특성을 가지고 있거나, 과열상태에 있어서 과부하가 되기 쉬운 특성을 가지고 있기도 하는 경우가 있다.

본 발명의 목적은, 부하가 큰 영역에서 엔진의 능력을 최대한 활용할 수 있는 엔진 발전기를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진으로 구동되는 발전기의 출력전압이 예정의 출력전압 목표값에 수렴되도록 엔진의 스로틀 개방도를 제어하는 스로틀 제어수단을 가지고, 상기 스로틀 개방도의 제어범위의 예정 개방도에 대응하여 설정된 출력전압저하 영역에서 발전기의 출력전압을 저하시키는 점에 제 1 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 스로틀 제어수단으로부터 스로틀 개방도 제어를 위하여 출력되는 개방도 지시값이, 상기 스로틀 개방도의 제어영역에서 부하를 대표하고, 상기 출력전압저하 영역에서는, 상기 개방도 지시값에 대응하여 출력전압을 저하시키도록 구성된 점에 제 2 특징이 있다.

또한 본 발명은, 엔진으로 구동되는 발전기의 출력전압이 예정의 출력전압 목표값에 수렴되도록 엔진의 스로틀 개방도를 제어하는 스로틀 제어수단을 가지고, 상기 스로틀 개방도의 제어범위를 넘은 영역에 출력전압저하 영역을 설정함과 동시에, 그 출력전압저하 영역을 지시하는 제어신호에 응답하여, 발전기의 출력전압을 저하시키는 점에 제 3 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 출력전압저하 영역이, 상기 스로틀 개방도의 제어범위에 중복하여 설정된 점에 제 4 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 스로틀 제어수단으로부터 스로틀 개방도 제어를 위하여 출력되는 제어정보로서의 개방도 지시값이, 상기 스로틀 개방도의 제어영역 및 그 제어영역을 넘는 영역에서 부하를 대표하고, 상기 출력전압저하 영역에서는, 상기 개방도 지시값에 대응하여 출력전압을 저하시키도록 구성된 점에 제 5 특징이 있다.

상기 제 1 내지 제 5 특징에 의하면, 출력전압저하 영역에서는 발전기의 출력전압이 저하되기 때문에, 부하가 경감된다. 특히, 제 1 특징에 의하면, 스로틀 개방도 제어범위내에 출력전압저하 영역이 설정된다. 제 3 특징에 의하면, 스로틀 개방도 제어범위를 넘는 범위에 출력전압저하 영역이 설정된다. 제 2 또는 제 5 특징에 의하면, 출력전압저하 영역에서는 부하를 대표하는 스로틀 개방도 지시값에 대응하여, 스로틀 개방도가 클수록 출력전압의 저하정도가 커지도록 제어된다. 또 제 4 특징에서는, 스로틀 개방도 제어범위와 그 제어범위를 넘은 범위에 출력전압저하영역이 걸쳐져 설정되므로, 양 범위 사이에서의 제어의 연결이 좋다.

또한 본 발명은, 예정의 엔진 저회전수영역에서, 상기 출력전압저하 영역이 상기 스로틀 개방도 지시값으로 대표되는 부하가 작은 측으로 시프트되는 점에 제 6 특징이 있다. 제 6 특징에서는, 토크가 작아지는 경향이 있는 엔진의 저회전수영역 등에서 부하가 경감되기 쉬워진다.

또한 본 발명은, 엔진이 과열상태에 있을 때는, 상기 출력전압저하 영역이 상기 스로틀 개방도 지시값으로 대표되는 부하가 작은 측으로 시프트되는 점에 제 7 특징이 있다. 제 7 특징에 의하면, 엔진이 과열상태에 있을 때에는, 과부하가 되지 않는 동안에, 빨리 부하의 경감이 도모된다.

이하에 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태를 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 엔진 발전기의 구성을 나타내는 블록도이다. 발전기(100)는 엔진(E)으로 구동되는 회전자와, 고정자(모두 도시 생략)를 가진다. 고정자에는 3상 출력권선(1)과, 단상의 보조권선(1a)이 감겨 설치된다. 엔진(E)에는 스로틀밸브(TH) 및 스로틀밸브(TH)의 개방도를 조절하기 위한 스테핑 모터(M)가 설치된다.

발전기(100)의 회전자는 다극의 영구자석을 가지고 있어, 회전자가 엔진(E)으로 구동되면, 3상 출력권선(1)은 엔진회전수에 따른 주파수의 교류를 출력한다. 3상 출력권선(1)의 출력교류는 직류전원회로, 즉 컨버터(2)에 입력되어 직류로 변환된다. 컨버터(2)로부터 출력되는 직류는 스위칭장치, 즉 인버터(3)에 입력되고, 인버터(3)를 구성하는 FET의 브릿지회로에서 소정 주파수의 교류로 변환된다. 인버터(3)로부터 출력되는 교류는 저대역 통과필터(L-C 로우패스)(4)에 입력되어, 이 교류 중 저주파분(여기서는, 상용주파수)이 저대역 통과필터(4)를 통과하여, 교류전력으로서 출력된다.

엔진(E)과, 컨버터(2), 인버터(3) 및 저대역 통과필터(4)로 이루어지는 파워부(101)를 제어하는 제어부(102)는 다음과 같이 구성된다. 제어부(102)는 그 전체처리를 실행하는 32 비트, 32 MHz의 중앙연산처리장치(CPU)(5)를 가진다. CPU(5)는 수정발진기(16)의 출력펄스를 동작클록으로 한다. 정전압 공급장치(제어전원)(17), 즉 제어부(102)의 제어전원은 상기 보조권선(1a)의 출력을 정전압화하여 출력한다.

CPU(5)에서의 연산에 필요한 데이터는, 다음 각 검출부에서 검출된다. 엔진의 회전수를 보조권선(1a)의 교류출력전압에 의거하여 검출하는 회전수 검출부(6)가 설치된다. 파워부(101)의 상태검출수단으로서, 컨버터(2)의 직류출력전압을 검출하는 전압값 검출부(7), 인버터(3)의 출력전류를 검출하는 전류값 검출부(8), 인버터(3)의 출력전압파형을 검출하는 전압파형 검출부(9), 및 인버터(3)의 온도를 검출하는 온도검출부(10)가 설치된다. 또한 인버터(3)를 과전류로부터 보호하는 피크전류 제한부(11)가 설치된다.

컨버터(2)는 사이리스터(SCR)를 브릿지에 조립한 정류회로로 구성된다. 컨버터(2)의 사이리스터의 게이트신호를 제어하는 SCR 드라이버(12), 인버터(3)의 브릿지회로의 각 암(arm)을 구성하는 FET를 제어하는 스위칭 제어회로로서의 FET 드라이버(13), 스로틀(TH) 제어용 스테핑 모터(M)를 제어하는 모터 드라이버(14), 및 각종 표시 등에 사용되는 LED를 가세하는 LED 드라이버(15)가 설치된다. CPU(5)는 각 검출부(6, 7, 8, 9, 10) 등에서 검출된 데이터에 의거하여 각 드라이버(12, 13, 14, 15)에 지령신호를 출력한다.

SCR 드라이버(12)에는, 전압값 검출부(7)에서 검출된 직류전압을 예정값으로 제어하도록 결정된 사이리스터의 도통각 제어지령이 공급된다. SCR 드라이버(12)는 이 지령에 응답하여 컨버터(2)에 설치되는 사이리스터의 도통각을 제어한다. 부하가 증대하면, 컨버터(2)의 출력인 직류의 전압은 저하하므로, 사이리스터의 도통각을 크게 함으로써 부하증대시에도 직류전압을 예정값으로 유지할 수 있도록 한다. 사이리스터의 도통각은 부하에 대한 발전기(100)의 여력출력을 대표하고 있어, 이 도통각을 적정값으로 유지하도록 엔진회전수를 제어하면, 적당한 여력을 유지한 출력이 얻어진다. 따라서 발전기(100)가 적당한 여력을 가지고 운전할 수 있도록, 바꿔 말하면 도통각을 적정값으로 유지하도록 엔진(E)의 목표회전수가 결정된다.

CPU(5)는 회전수 검출부(6)에서 검출된 엔진회전수를 상기 목표회전수에 제어하도록 모터 드라이버(14)에 지령을 출력한다. 모터 드라이버(14)는 CPU(5)로부터 공급되는 지령에 응답하여, 스로틀 개방도를 설정시키기 위하여 스테핑 모터(M)를 구동한다. 이에 의하여, 부하가 증대하였을 때에는 엔진(E)의 회전수를 증대하여, 컨버터(2)에 설치된 사이리스터의 도통각을 적정값으로 유지한다.

CPU(5)는, 소정 주파수(예를 들면, 상용주파수)의 정현파 기준신호를 출력하는 정현파 출력수단과, 정현파 기준신호를 펄스폭 변조하여 PWM 신호를 출력하는 펄스폭 변조수단을 가진다. CPU(5)는 전압파형 검출부(9)에서 검출된 파형신호에 의거하여, 상기 저대역 통과필터(4)의 출력파형을 왜곡이나 옵셋성분이 없는 정현파에 근접하게 결정된 상기 정현파 기준신호의 보정신호 산출수단을 가진다.

FET 드라이버(13)는 PWM 신호에 의거하여 인버터(3)의 FET를 스위칭 동작시키는 스위칭 제어회로를 가지고, CPU(5)로부터 공급되는 PWM 신호에 따라 상기 FET를 스위칭한다.

CPU(5)는 전류값 검출부(8)에서 검출된 전류값이, 예정값 이상으로 예정시간계속되었을 때에 출력을 정지하는 전류차단기(breaker)의 기능을 가진다. 온도검출부(10)에서 검출된 온도정보는 CPU(5)에 입력되고, CPU(5)는 이 온도정보가 인버터(3)의 FET를 보호하는 관점에서 설정된 기준온도 이상일 때에, 발전기(100)의 출력을 정지시키는 기능을 가진다.

도 3은 전압파형 검출부(9)의 일례를 나타내는 회로도이다. 전압파형 검출부(9)는 분압저항(R1, R2 및 R3, R4)과 콘덴서(C1)로 이루어지는 검출회로(90)와 차동(差動) 앰플리파이어(91)로 이루어진다. 검출회로(90)에 입력되는 인버터(3)의 출력전압은 검출회로(90)에서 반송파 주파수성분이 제거되어, 저대역 통과필터(4)의 출력파형과 동일한 교류신호가 된다. 이 교류신호는 차동 앰플리파이어(91)에서 증폭되어 CPU(5)에 입력되고, 상기 정현파 기준신호와 비교되어, 왜곡이나 옵셋이 검출된다.

도 4는 엔진회전수 제어부의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2와 동일 부호는 동일 또는 동등부분이다. 인버터(3)의 출력은 외부 전기부하(L)에 접속된다. 엔진(E)의 회전수는 컨버터(2)를 구성하는 사이리스터의 도통각을 예정값으로 유지하도록 제어된다. 전압값 검출부(7)에서 검출되는 컨버터(2)의 출력전압값은 비교부(18)에 입력된다. 비교부(18)는 공급된 출력전압값(실출력전압)과 목표전압(예를 들면, 170V)을 비교하여, 목표전압에 대한 실출력전압의 편차를 출력한다. 사이리스터 구동회로, 즉 SCR 드라이버(12)는 공지의 적절한 방법으로 컨버터(2)를 구성하는 사이리스터의 도통을 제어한다. 연료량 제어부(30)는 SCR 드라이버(12)로부터 컨버터(2)에 출력되는 구동신호에 의거하여 사이리스터의 도통각을 판별하고, 이 도통각이 예정값에 수렴되도록 결정되는 펄스수를 스테핑 모터(M)에 공급한다.

도 5는 연료량 제어부(10)의 구성을 나타내는 블록도이다. 사이리스터의 도통각 검출부(l01)는 SCR 드라이버(12)로부터 컨버터(2)에 출력되어 있는 제어신호에 의거하여 사이리스터의 도통각을 검출한다. 도통각은 예정주기로 연속적으로 검출되고, 그 평균 도통각이 산출된다. 평균 도통각은 예정회수분(예를 들면, 10회분)의 연속 데이터를 이동평균에 의해 산출하는 것이 바람직하다.

사이리스터 도통각 검출부(101)에서 산출된 평균 도통각은 편차검출부(102)에 입력되어, 목표 도통각에 대한 편차가 검출된다. 즉, 이 편차에 의거하여 발전기(100)가 출력에 여유가 있는 상태로 운전되고 있는지의 여부를 판단한다. 목표도통각은, 예를 들면 80%로 설정된다. 목표 도통각은 일반적인 제어목표와 마찬가지로, 일정한 히스테리시스를 가지는 것이 좋다. 목표 도통각은 엔진온도에 따라 가변으로 하여도 좋다. 예를 들면, 엔진온도가 낮을 때에는 목표 도통각을 작게 한다. 이와 같이 하여, 편차검출부(102)에서 검출된 편차가 「0」이 되도록 엔진회전수가 목표회전수에 제어되어, 발전기(100)에 여유 있는 상태가 유지된다.

목표회전수 갱신부(103)는 편차검출부(102)로부터 입력되는 편차에 따라 회전수 조정량을 출력한다. 목표회전수 기억부(104)는 목표회전수 갱신부(103)로부터 입력되는 목표회전수 조정량을, 이미 저장되어 있는 목표회전수에 가산하여 새로운 목표회전수로 한다. 목표회전수는 최고·최저 회전수 설정부(105)로 설정되어 있는 최고 회전수 또는 최저 회전수의 범위를 넘지 않도록 갱신된다. 즉, 상기 목표회전수 조정량을 가산한 결과, 목표회전수가 상기 범위로부터 벗어날 때에는, 상기 최고 회전수 또는 상기 최저 회전수가 새로운 목표회전수가 된다. 최저 회전수를 규정하고 있는 것은, 저회전시에 사이리스터 도통각이 약간의 회전수변화에 반응하므로, 이를 방지함으로써 무부하 내지 경부하에 있어서도 안정성을 양호하게 유지하기 위함이다.

회전수 검출부(6)는 발전기(100)의 회전수에 의거하여 엔진회전수를 검출한다. 제어량 연산부(107)는 회전수 검출부(6)로부터 입력되는 실회전수와 목표회전수 기억부(104)로부터 판독한 목표회전수에 의거하여, 목표회전수에 대한 실회전수의 편차를 제로로 하기 위한 제어량을, 종래의 적절한 방법(예를 들면, 비례, 적분, 미분연산)에 의해 연산한다. 스로틀 제어부(108)는 제어량 연산부에서의 연산결과에 따라 스테핑 모터(M)을 구동하기 위한 펄스수를 출력하고, 스테핑 모터(M)는 이에 응답하여 회동하고, 스로틀 개방도를 변화시킨다.

상기의 스로틀제어에서, 스로틀밸브(TH)가 완전 개방에 근접한 상태에서는, 큰 부하에 대하여 그 이상 스로틀 개방도를 크게 할 수 없으므로 엔진회전수를 유지할 수 없다. 따라서 스로틀제어가 가능한 범위에서는 스로틀밸브(TH)의 개방도 조절로 엔진회전수를 제어하는 한편, 스로틀제어 가능한 범위를 넘는 부하영역에서 는 인버터(3)의 출력전압을 억제하여, 엔진회전수를 유지시켜, 외관상 출력을 증대시킨다.

도 1은 엔진회전수를 유지하기 위한 제어부의 주요부 기능 블록도이다. 스로틀 개방도 검출부(19)는 스로틀 제어부(108)로부터 모터(M)에 출력되는 개방도 지시값으로서의 펄스수에 의거하여 스로틀 개방도(θTH)를 검출한다. 스로틀 개방도 검출부(19)에서는, 스로틀 개방도(θTH)의 인식영역을 실제의 완전 개방 개방도보다 크게 잡아, 완전 개방 개방도 이상의 개방도 지시를 검출할 수 있도록 한다. 구체적으로는, 예를 들면, 상기 목표회전수 기억부(104)에 기억되는 목표회전수의 최고 회전수를 크게 설정하여, 과부하의 경우에는 스로틀 제어부(108)로부터 실제의 완전 개방 스로틀 개방도를 넘는 개방도 지시값(예를 들면, 개방도 지시값 115%)이 출력되도록 한다.

출력전압 설정부(20)는, 스로틀 개방도(θTH)에 대응시킨 출력설정전압이 저장된 테이블(뒤에서 설명)로 구성할 수 있고, 입력되는 스로틀 개방도(θTH)에 의거하여 출력설정전압을 출력한다. 출력설정전압은 인버터(3)에 공급되는 PWM 신호의 보정신호를 발생하는 보정신호 작성부(21)에 입력된다.

상기 전압파형 검출부(9)에서 검출된 전압파형 신호는, A/D 변환되어 보정신호 작성부(21)에 입력된다. 전압파형 신호는 보정신호 작성부(21)에서 정현파 출력부(22)로부터 출력되는 정현파 기준신호(예를 들면, 상용전력 주파수)와 비교되어 정현파 보정신호가 형성된다.

보정신호 작성부(21)는, 출력전압 설정부(20)로부터 입력되는 출력설정전압 에 인버터(3)의 출력전압이 제한되도록 정현파 보정신호를 결정한다. 정현파 보정신호는 펄스폭 변조부(23)에 공급되고, 펄스폭 변조부(23)는 FET 드라이버(13)에 공급되는 PWM 신호를 생성한다.

도 6은 출력전압 설정부(20)에 저장되는 테이블의 일례를 나타내는 도면이다. 이 도면과 같이, 스로틀 개방도(θTH)가 100%, 즉 완전 개방 이하의 범위에서는 출력설정전압은 정격의 100%로 유지된다. 그리고 출력설정전압은 스로틀 개방도(θTH)가 100%를 넘었을 때, 즉 과부하영역에 들어가면 점차 감소하고, 스로틀 개방도(θTH)가 115%가 되었을 때에는 정격의 70%가 되도록 설정된다.

인버터(3)의 출력전압을 스로틀이 완전 개방을 넘은 영역으로 제한함으로써, 엔진부하가 저감한다. 그 결과, 과부하가 해소되므로, 엔진회전수는 저하하는 일 없이, 스로틀밸브(TH)가 완전 개방상태에서 엔진출력이 최대에 근접한 상태로 운전을 계속할 수 있다.

도 7은 스로틀 개방도 검출부(19)에서 검출되는 스로틀 개방도(제어상의 스로틀 개방도)(θTH)와 발전기의 겉보기 출력과의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도면과 같이, 스로틀 개방도(θTH)가 100% 이하의 영역에서는, 제어상의 스로틀 개방도와 실제의 스로틀 개방도(θTH)는 대응하고, 겉보기 출력도 실제의 스로틀 개방도(θTH)의 증대에 따라 거의 비례적으로 증대한다. 스로틀 개방도(θTH)가 1 00%에 근접해감에 따라 출력의 증대경향은 둔해지나, 제어상의 스로틀 개방도(θTH)가 100% 이상의 영역(실제의 스로틀 개방도는 100% 이다)에서는 출력전압의 저감에 의해 겉보기 출력이 증대한다.

또한 출력전압을 저하시키는 범위를 스로틀 완전 개방 이상으로 하는 것은 아니고, 스로틀 제어범위와 스로틀 제어범위를 넘은 과부하 범위내에 걸치도록 하여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 스로틀 제어할 수 있는 정상부하 범위와 스로틀 제어를 행하지 않은 과부하 범위와의 연결을 원활하게 할 수 있다.

이상에서는, 스로틀 개방도(θTH)가 100% 이상이 된 곳에서, 과부하가 되었다고 판단하여 출력전압을 저감시켜 엔진출력의 저하를 회피하도록 하였다.

그러나 항상 스로틀 개방도(θTH)가 100% 이상에서 과부하라고 판단하는 것은 아니고, 과부하 판단을 위한 스로틀 개방도(이하, 기준 스로틀 개방도)(θTHOL)를 엔진회전수에 따라 변화시켜도 좋다.

예를 들면, 엔진에 따라서는 고회전영역에서는 비교적 토크가 크나, 저회전수영역(2500 내지 3000 rpm)에서는 토크가 작은 것이 있다. 이 저토크의 회전수영역에서는 과부하에 의한 실속을 일으키기 쉬우므로, 출력전압을 저하시켜 엔진출력을 상승시킴으로써 실속을 방지하도록 할 수 있다. 따라서 이와 같은 엔진에서는 엔진회전수가 낮은 영역에서는, 기준 스로틀 개방도(θTHOL)를 작게 하고, 엔진회전수가 높은 영역에서는, 기준 스로틀 개방도(θTHOL)를 크게 설정한다. 또한 엔진회전수는 상기 회전수 검출부(6)에서 검출할 수 있다.

도 8은 엔진회전수에 따라 변화되는 과부하영역의 판단기준으로서의 스로틀 개방도(제어상의 스로틀 개방도)(θTH)의 일례를 나타내는 도면이다. 이 도면의 예에서는, 엔진회전수가 300O rpm 이하에 있어서의 기준 스로틀 개방도(θTHOL)는 70% 이다. 따라서 스로틀 개방도(θTH)가 70% 이하에서는 스로틀제어에 의해 엔 진출력을 제어하나, 스로틀 개방도(θTH)가 70% 이상의 영역에서는, 인버터(3)의 출력전압을 저하시켜 엔진회전수의 저하를 방지한다.

또 엔진회전수가 3000 rpm 이상 5000 rpm 이하에서는 엔진회전수의 증대에 따라 기준 스로틀 개방도(θTHOL)를 70% 로부터 100%까지 변화시킨다. 그리고 엔진회전수가 5000 rpm을 넘은 영역에서는, 스로틀 개방도(θTH)가 1OO%, 즉 완전 개방이 되었을 때에 과부하라고 판단한다.

도 9는 엔진회전수에 따라 기준 스로틀 개방도(θTH)를 변화시켰을 때의, 제어상의 스로틀 개방도(θTH)와 발전기의 겉보기 출력과의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도면과 같이, 엔진회전수에 따라 각각 설정된 기준 스로틀 개방도(θTHOL) 이하의 영역에서는, 제어상의 스로틀 개방도와 실제의 스로틀 개방도(θTH)는 대응한다. 따라서 기준 스로틀 개방도(θTH)에 근접함에 따라 겉보기 출력의 증대경향은 둔하여지나, 실제의 스로틀 개방도(θTH)의 증대에 따라 거의 비례적으로 증대한다. 그리고 제어상의 스로틀 개방도(θTH)가 기준 스로틀 개방도(θTHOL)를 넘은 영역에서는, 출력전압의 저감에 의해 겉보기 출력이 증대한다.

기준 스로틀 개방도(θTHOL)는 회전수에 따라 변화되는 데 한정되지 않고, 고정값으로서, 임의로 설정할 수도 있다. 예를 들면, 기준 스로틀 개방도(θTHOL)를 100% 이하의 값으로 설정하여, 스로틀 제어범위를 100% 이하로 제한함으로써, 엔진에 관한 부하를 제한하여 사용할 수 있다.

또한 기준 스로틀 개방도(θTHOL)를 엔진(E)의 온도에 의해, 아래쪽으로 수정할 수도 있다. 엔진이 과열기미일 때에는, 부하를 경감함으로써 과열상태를 해소할 수 있다. 엔진온도는 상기 온도검출부(10)에서 검출할 수 있다.

도 1O은 엔진 과열시에 기준 스로틀 개방도(θTHOL)를 하방(下方) 수정하기 위한 제어기능의 일례를 나타내는 블록도이고, 도 1, 2와 동일 부호는 동일 또는 동등부분이다. 상기 스로틀 개방도 검출부(19)에서 검출된 스로틀 개방도(θTH)를 증대 보정하여, 실질적으로 기준 스로틀 개방도(θTHOL)를 하방 수정한다. 온도검출부(10)에서 검출된 엔진온도는 과열 판별부(24)에 입력되어, 과열기준온도와 비교되어 과열되어 있는지의 여부가 판단된다. 과열이라고 판단되었을 때에는, 보정값 기억부(25)로부터 스로틀 개방도 보정값이 판독되어 가산부(26)에 입력된다. 가산부(26)에서는 스로틀 개방도 검출부(19)에서 검출된 스로틀 개방도(θTH)에 스로틀 개방도 보정값이 가산된다. 따라서 출력전압 설정부(20)는 가산된 스로틀 개방도(θTH)에 따른 출력설정전압을 판독하여, 보정신호 작성부(21)에 출력한다. 그 결과, 엔진이 과열되어 있지 않을 때보다도 작은 스로틀 개방도(θTH)에 있어서 과부하라고 판단되어, 출력전압이 저감된다.

본 실시형태에서는, 가솔린 엔진의 스로틀제어를 상정하고 있으나, 본 발명은 가스엔진의 믹서로의 가스연료공급장치나, 디젤엔진의 연료공급용 제어랙 등, 스로틀밸브에 상당하는 조정기구에 대해서도 마찬가지로 실시할 수 있어, 동일하게 효과를 얻는 것이 가능하여, 본 발명의 범위에 포함된다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 청구항 1 내지 청구항 7의 발명에 의하면, 스로틀 개방도 제어범위 및 /또는 그 스로틀 개방도 제어범위를 넘는 범위에 설정되는 출력전압저하 영역에서 출력전압이 저하된다. 그 결과, 부하가 경감되므로, 엔진회전수의 저하가 생기지 않고, 엔진의 출력을 최대한 활용하여 발전을 행할 수 있다.

특히, 청구항 1의 발명에 의하면, 스로틀 개방도 제어범위내에 부하경감영역을 설정할 수 있으므로, 저회전수영역에서 토크가 부족한 경향의 엔진의 특성에 맞춘 운전이 가능하고, 과부하에 의해 실속(失速)이 생기는 것을 방지할 수 있다.

또 청구항 3의 발명에 의하면, 스로틀 개방도 제어범위를 넘는 범위, 즉 과부하영역에서 부하가 경감되므로, 엔진회전수는 최대 부근에 유지되어 운전을 계속할 수 있다.

청구항 2 또는 청구항 5의 발명에 의하면, 스로틀 개방도 지시값으로 대표되는 부하의 크기의 변화에 따른 분만큼 부하를 경감할 수 있다.

청구항 4의 발명에 의하면, 스로틀 개방도의 제어범위와, 출력전압 저하에 의한 부하경감범위와의 연결이 원활하게 되어, 안정된 엔진회전수제어가 행하여진다. 청구항 6, 7의 발명에 의하면, 과부하의 판단이 빨리 행하여지므로, 더 한층 과부하에 대한 제어의 안정성이 향상한다.

Claims

엔진과, 상기 엔진으로 구동되는 발전기와, 상기 발전기의 출력전압이 예정의 출력전압 목표값에 수렴되도록 상기 엔진의 스로틀 개방도를 제어하는 스로틀 제어수단을 가지는 엔진 발전기에 있어서,

상기 스로틀 제어수단이, 상기 스로틀 개방도 제어를 위하여, 스로틀 개방도의 제어범위에서 부하를 대표하는 개방도 지시값을 출력하도록 구성되어 있음과 동시에,

상기 스로틀 개방도의 제어범위에 있어서, 예정의 개방도에 대응시킨 출력전압저하 영역을 설정하고,

상기 출력전압저하 영역에서는, 상기 개방도 지시값에 대응하여 상기 발전기의 출력전압을 저하시키는 것을 특징으로 하는 엔진 발전기.
삭제
엔진과, 상기 엔진으로 구동되는 발전기와, 상기 발전기의 출력전압이 예정의 출력전압 목표값에 수렴되도록 결정되는 제어정보에 따라, 상기 엔진의 스로틀 개방도를 제어하는 스로틀 제어수단을 가지는 엔진 발전기에 있어서,

상기 스로틀 개방도의 제어범위를 넘는 영역에 출력전압저하 영역을 설정하고,

상기 출력전압저하 영역에서는, 상기 영역을 지시하는 제어정보에 응답하여 상기 발전기의 출력전압을 저하시키는 것을 특징으로 하는 엔진 발전기.
제 3항에 있어서,

상기 출력전압저하 영역이, 상기 스로틀 개방도의 제어범위에 중복하여 설정된 것을 특징으로 하는 엔진 발전기.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 스로틀 제어수단으로부터 스로틀 개방도 제어를 위하여 출력되는 제어정보가, 상기 스로틀 개방도의 제어범위 및 상기 제어범위를 넘는 영역에서 부하를 대표하는 개방도 지시값으로서,

상기 출력전압저하 영역에서는, 상기 개방도 지시값에 대응하여 출력전압을 저하시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 엔진 발전기.
제 2항에 있어서,

예정의 엔진 저회전수영역에서, 상기 출력전압저하 영역이 상기 스로틀 개방도 지시값으로 대표되는 부하가 작은 측으로 시프트되는 것을 특징으로 하는 엔진 발전기.
제 2항에 있어서,

엔진이 과열상태에 있을 때는, 상기 출력전압저하 영역이 상기 스로틀 개방도 지시값으로 대표되는 부하가 작은 측으로 시프트되는 것을 특징으로 하는 엔진 발전기.
제 5항에 있어서,

예정의 엔진 저회전수 영역에서 상기 출력전압저하영역이, 상기 스로틀 개방도 지시값으로 대표되는 부하가 작은 측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 엔진 발전기.
제 5항에 있어서,

엔진이 과열상태에 있을 때는, 상기 출력전압저하 영역이, 상기 스로틀 개방도 지시값으로 대표되는 부하가 작은 쪽으로 이동되는 것을 특징으로 하는 엔진 발전기.