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JPS5951659B2 - Automotive gas turbine control device - Google Patents
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JPS5951659B2 - Automotive gas turbine control device - Google Patents

Automotive gas turbine control device

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Publication number
JPS5951659B2
JPS5951659B2 JP6831279A JP6831279A JPS5951659B2 JP S5951659 B2 JPS5951659 B2 JP S5951659B2 JP 6831279 A JP6831279 A JP 6831279A JP 6831279 A JP6831279 A JP 6831279A JP S5951659 B2 JPS5951659 B2 JP S5951659B2
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JP
Japan
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amount
gas generator
engine
angle
rotation speed
Prior art date
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Application number
JP6831279A
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Japanese (ja)
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Inventor
徹 竹内
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用二軸ガスタービンエンジンの制御装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for a two-shaft gas turbine engine for an automobile.

一般に、自動車用二輪ガスタービンエンジンでは、第1
図に示すように、供給燃料の流量Wfとパワータービン
入口可変案内翼(以後VNと略す)の角度αとを主に変
化させて、要求出力が得られるように、エンジン1を制
御している。
Generally, in two-wheel gas turbine engines for automobiles, the first
As shown in the figure, the engine 1 is controlled so that the required output is obtained by mainly changing the flow rate Wf of the supplied fuel and the angle α of the power turbine inlet variable guide vane (hereinafter abbreviated as VN). .

燃料流量Wfに応じてガス発生機軸の回転数Nggが制
御され、一方VN角度αはコンプレッサのサージを防き
、かつエンジンを効率の良い点で運転できるように制御
するのが通例である。
The rotation speed Ngg of the gas generator shaft is controlled in accordance with the fuel flow rate Wf, while the VN angle α is usually controlled to prevent compressor surge and to allow the engine to operate at a high efficiency.

具体的には、アクセル5からのガス発生機回転数指示信
号Nggsetと実際のガス発生機回転数Nggとの偏
差を引き算器7で演算して、さらにこの偏差ΔNggを
演算回路9 (通常は比例積分)に入力して燃料流量指
示値CVsetとし、この指示値に応じてアクチュエー
タ11を駆動することにより、ガス発生機回転数Ngg
が指示値Nggsetになるように、流量Wfを増減し
て、アクセル踏込量に応じた要求出力を確保する。
Specifically, a subtracter 7 calculates the deviation between the gas generator rotational speed instruction signal Nggset from the accelerator 5 and the actual gas generator rotational speed Ngg, and then this deviation ΔNgg is calculated by a calculation circuit 9 (usually a proportional By inputting the fuel flow rate instruction value CVset into the integral) and driving the actuator 11 according to this instruction value, the gas generator rotation speed Ngg
The flow rate Wf is increased or decreased so that the command value Nggset becomes the command value Nggset, thereby securing the required output according to the amount of accelerator depression.

一方、演算器15において、エンジン吸気温度T1と回
転数Nggとからガス発生機修正回転数Ngg *=
Ngg〜何を演算して求め、この修正回転数Ngg*か
ら第2図に示すようなコンプレッサタービン入口修正温
度T7set*を求める。
On the other hand, in the calculator 15, the gas generator corrected rotation speed Ngg *= is determined from the engine intake air temperature T1 and the rotation speed Ngg.
Ngg~? is calculated and determined, and the corrected compressor turbine inlet temperature T7set* as shown in FIG. 2 is determined from this corrected rotation speed Ngg*.

次にT7Set*×T1を演算してコンプレッサタービ
ン入口温度指示値T7Setを求め、これと実際のコン
プレッサタービン入口温度T7との偏差を引き算器[8
で演算して、さらにこの偏差ΔT7を演算回路20 (
通常は比例積分)に入力しVN角度指示値VNsetを
得る。
Next, T7Set**×T1 is calculated to obtain the compressor turbine inlet temperature command value T7Set, and the deviation between this and the actual compressor turbine inlet temperature T7 is calculated using the subtractor [8
This deviation ΔT7 is calculated by the calculation circuit 20 (
(usually proportional integral) to obtain the VN angle instruction value VNset.

この指示値に応じてアクチュエータ22を駆動すること
により、コンプレッサタービン入口温度T7が指示値T
7setになるように、VN角度αを変化させてパワー
タービンへの高温ガスの流速方向をコンI・ロールし、
コンプレッサのサージを防ぎ、かつエンジン効率を良好
に制御する。
By driving the actuator 22 according to this instruction value, the compressor turbine inlet temperature T7 is adjusted to the instruction value T.
7set, change the VN angle α to control the flow velocity direction of the high temperature gas to the power turbine,
Prevent compressor surges and better control engine efficiency.

ところで、タービンの耐熱性の見地から所定の上限T7
MAXを越えないようにタービン人「1温度T7を制御
する必要があり、従来は、選択器24で指示値T7Se
tと上限T7、IAXとを比較して小さい方の値を選択
して、これを実際のタービン人口温度指示値T7Set
1としている。
By the way, from the viewpoint of heat resistance of the turbine, the predetermined upper limit T7
It is necessary to control the turbine temperature T7 so as not to exceed MAX. Conventionally, the selector 24 sets the indicated value T7Se.
Compare t with upper limits T7 and IAX, select the smaller value, and set this as the actual turbine population temperature command value T7Set.
It is set as 1.

しかし、このような制御においては、エンジン吸気温度
T1が通常よりも上昇した時に、エンジンの最大出力の
低下が著しいという欠点がある。
However, such control has the drawback that when the engine intake air temperature T1 rises above normal, the maximum output of the engine decreases significantly.

すなわち、エンジンの空気力学的設計は常温で最も効率
が良くなるように設計するので、最大出力時には、VN
は最も出力を出し易い角度に、またコンプレッサタービ
ン入口温度T7は」1限T7MAXになるように設定し
である。
In other words, the aerodynamic design of the engine is designed to be most efficient at room temperature, so at maximum output, VN
is set to the angle that facilitates the most output, and the compressor turbine inlet temperature T7 is set to the 1st limit T7MAX.

しかるに、同一の回転数NggおよびVN角度において
は、吸気温度T1が上昇すると、ターボ機械の相似則に
よって人口温度T7は大幅に上昇する。
However, at the same rotational speed Ngg and VN angle, when the intake air temperature T1 increases, the population temperature T7 increases significantly due to the similarity law of turbomachines.

このときエンジンに最大負荷を要求すると、回転数Ng
gは」−昇するが、指示値T7setが」1限T7MA
Xよりも大となってしまうので、強制的にVNが開かれ
て、結果的に単にエンジン入口温度が上昇したために起
こる出力低下よりも大きな出力低下をきたす。
At this time, if the maximum load is requested from the engine, the rotational speed Ng
g increases, but the indicated value T7set is 1 limit T7MA
Since it becomes larger than X, VN is forcibly opened, resulting in a larger output reduction than that caused simply by an increase in engine inlet temperature.

この様子を第3図に示す。This situation is shown in FIG.

本発明は、かかる従来の装置の欠点を解消するもので、
そのときの吸気温度での実現可能な最大出力を要求した
ときに常にエンジンが発揮できるようにして、吸気温度
の一ヒ昇による最大出力の低下をエンジン安全性を保ち
つつ最小限に抑えた装置を提供するものである。
The present invention overcomes the drawbacks of such conventional devices.
A device that allows the engine to always produce the maximum output that can be achieved at the current intake air temperature, thereby minimizing the reduction in maximum output due to a sudden rise in intake air temperature while maintaining engine safety. It provides:

以下図面に示す実施例に基づいて、本発明を説明する。The present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings.

第4図は第1実施例を示すもので、26.28は比較器
、26a、28aはスイッチ回路である。
FIG. 4 shows the first embodiment, in which 26 and 28 are comparators, and 26a and 28a are switch circuits.

比較器26は、予め設定した所定の基準回転数NggL
&ガス発生機回転数Nggとを比較して、回転数Ngg
が基準回転数Nggt、 (例えば最大回転数の90%
)を越えたときにはスイッチ回路26aの接点を切り換
えて、タービン入口温度に基づくVN角度指示値VNs
etに代えて、常温において最もエンジン出力を出し易
い角度にVNを固定する指示値VNF、、をアクチュエ
ータ22に送る。
The comparator 26 has a predetermined reference rotation speed NggL set in advance.
& Gas generator rotation speed Ngg, the rotation speed Ngg
is the reference rotation speed Nggt, (for example, 90% of the maximum rotation speed
), the contact of the switch circuit 26a is switched to set the VN angle command value VNs based on the turbine inlet temperature.
Instead of et, an instruction value VNF is sent to the actuator 22 to fix VN at an angle that will most easily produce engine output at room temperature.

比較器28は、コンプレッサタービン人口温度T7 ト
上限’Luax トラ比較り、 テ、人[I]温度T7
カ上限”’7MAXを越えたときには、スイッチ回路2
8aの接点を切り換えて、燃料流量指示値CVsetに
代えてコンプレッサタービンの温度を上限値より下げて
熱損を回避するのに最低必要量に燃料供給量を絞り込ん
で固定する指示値CVsetユ41Nをアクチュエータ
11に送る。
The comparator 28 compares the compressor turbine population temperature T7 with the upper limit 'Luax', and the temperature T7.
When the upper limit of power exceeds 7MAX, switch circuit 2
Switch the contact point 8a to set the command value CVset 41N, which narrows down and fixes the fuel supply amount to the minimum required amount to lower the temperature of the compressor turbine below the upper limit and avoid heat loss, instead of the fuel flow command value CVset. The signal is sent to the actuator 11.

その他の構成については、第1図と同様であるので、同
一部については同符号を付しておく。
The other configurations are the same as those in FIG. 1, so the same parts are given the same reference numerals.

したがって、この実施例では、回転数Nggが基準回転
数Ngg+を越えた場合には、温度条件にもとづくvN
の可変制御を止めて、最もエンジン出力を出し易い角度
にVNを固定する。
Therefore, in this embodiment, when the rotation speed Ngg exceeds the reference rotation speed Ngg+, vN based on the temperature condition
Stop the variable control and fix VN at the angle that will most easily produce engine output.

このため吸気温度の高い状態でアクセル5を大きく踏込
んで最大負荷(最大出力)を要求したようなとき回転数
Nggが上昇するとともに、タービン人口温度T7カ’
ffjJ座に上昇しても、VNが通常のフィードバック
制御時のように開きすぎることがなくなる。
Therefore, when the accelerator 5 is pressed heavily to request maximum load (maximum output) when the intake air temperature is high, the rotation speed Ngg increases and the turbine population temperature T7 increases.
Even if it rises to the ffjJ position, VN will not open too much unlike during normal feedback control.

他方、燃料流量はタービン人口温度T7が上限T7MA
Xを越えない範囲では基準回転数NggLを越えても回
転数Nggに応じて増量制御される。
On the other hand, the upper limit of the fuel flow rate is T7MA, which is the turbine population temperature T7.
As long as X is not exceeded, the amount is controlled to increase in accordance with the rotational speed Ngg even if the reference rotational speed NggL is exceeded.

したがって、VNの角度制御に関しては、吸気温度が高
いために生じていた大出力要求時の強制的なエンジン出
力の低下を防ぎ、そのときの吸気温度に応じた実現可能
な最大出力を要求に応じて発揮することが可能となり、
吸気温度の上昇による大出力要求時の出力低下を最小限
に抑えることができる。
Therefore, regarding VN angle control, it is possible to prevent a forced reduction in engine output when a large output is required due to high intake air temperature, and to adjust the maximum output that can be achieved according to the intake air temperature at that time to the request. It is now possible to demonstrate
It is possible to minimize a decrease in output when a large output is required due to a rise in intake air temperature.

よって第3図に示すように、従来の装置と比べて最大出
力要求時のエンジンの出力性能を大幅に改善できる。
Therefore, as shown in FIG. 3, the output performance of the engine when the maximum output is required can be significantly improved compared to the conventional device.

なお、コンプレッサタービンの入口温度T7が上限T7
MAXを越えたときには、最低必要量に燃料流量を絞っ
て、温度T7の上昇を抑制するので、過度の熱によるタ
ービンの損傷は従来の装置と同様に未然に防ぐことがで
きる。
Note that the compressor turbine inlet temperature T7 is the upper limit T7.
When MAX is exceeded, the fuel flow rate is reduced to the minimum required amount to suppress the rise in temperature T7, so damage to the turbine due to excessive heat can be prevented in the same way as with conventional devices.

第5図は本発明の第2実施例を示すものである。FIG. 5 shows a second embodiment of the invention.

この実施例では、コンプレッサタービン入口温度T7が
上限T7MAXを越えたときには、一次遅れ回路32を
経てアクセルが小開度のときに対応した指示値N LO
tlt+を指示値Nggsetに代えて引き算器7へ供
給して、燃料の流量を最低必要量に絞るようにしている
In this embodiment, when the compressor turbine inlet temperature T7 exceeds the upper limit T7MAX, the command value NLO corresponding to when the accelerator is opened at a small opening is transmitted through the first-order delay circuit 32.
tlt+ is supplied to the subtracter 7 in place of the instruction value Nggset to narrow down the fuel flow rate to the minimum required amount.

その他は第1実施例と全く同様であり、この実施例は第
1実施例と同様の効果を発揮する。
The rest is exactly the same as the first embodiment, and this embodiment exhibits the same effects as the first embodiment.

第6図は本発明の第3実施例を示すものである。 FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.

この実施例では、偏差ΔNggが所定の限度ΔNggM
Axを越えた場合には、比較器30の出力に応じてスイ
ッチ回路30aの接点を切り換えて、VN角度を少し開
くような指示値■NF、x2をアクチュエータ22へ供
給して、ガス発生機回転数Nggが高いところでのサー
ジを避けるようにしている。
In this example, the deviation ΔNgg is set to a predetermined limit ΔNggM
If Ax is exceeded, the contact of the switch circuit 30a is switched according to the output of the comparator 30, and the indicated value ■NF, x2 that slightly opens the VN angle is supplied to the actuator 22, and the gas generator rotates. I try to avoid surges in places where the number Ngg is high.

その他は第1実施例と全く同様であり、この実施例は第
1実施例と同様の効果を発揮する。
The rest is exactly the same as the first embodiment, and this embodiment exhibits the same effects as the first embodiment.

ところで、コンプレッサタービン入口温度T7が上昇し
て、アクチュエータ11に指示値CvSetM1Nが供
給され、ガス発生器回転数Nggと指示値Nggset
との偏差が増大した場合には、もし演算回路9に積分器
があればこの出力が増加し続け、制御系が不安定になる
こともあるので、このときには、前記積分器の出力を強
制的にゼロにするとよい。
By the way, the compressor turbine inlet temperature T7 rises, the command value CvSetM1N is supplied to the actuator 11, and the gas generator rotation speed Ngg and the command value Nggset
If the deviation from It is recommended to set it to zero.

また、タービン人口温度T7の代りに、タービン出口温
度を用いても、精度と応答性は多少悪化するが、同様の
制御が行える。
Further, even if the turbine outlet temperature is used instead of the turbine population temperature T7, the same control can be performed although the accuracy and responsiveness are somewhat deteriorated.

以上説明したように、本発明は、ガス発生機回転数が基
準値を越えた場合には、最もエンジン出力を出し易い角
度にVNを固定したので、特に吸気温度が上昇した場合
にも要求に応じて最大出力を発揮することが可能となり
、吸気温度上昇にもとづく大出力要求時の強制的な出力
低下を最小限に抑えることができる。
As explained above, in the present invention, when the gas generator rotational speed exceeds the reference value, VN is fixed at the angle where the engine output is most easily produced, so that the demand can be met even when the intake air temperature rises. Accordingly, the maximum output can be exerted, and a forced decrease in output when a large output is required due to a rise in intake air temperature can be minimized.

一方、コンプレッサタービンの温度が所定の上限値を越
えたときには、燃料流量を減らして熱負荷を軽減するの
でタービンの安全性も維持できる。
On the other hand, when the temperature of the compressor turbine exceeds a predetermined upper limit, the fuel flow rate is reduced to reduce the heat load, thereby maintaining the safety of the turbine.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の装置を示すブロック図、第2図はコンプ
レッサタービン入口修正温度と修正回転数との関係を示
す図、第3図は従来の装置と本発明の装置とにおける吸
気温度に対するエンジン出力の特性を示す図、第4図は
本発明の第1実施例を示すブロック図、第5図は同じく
第2実施例を示すブロック図、第6図は同じく第′3実
施例を示すブロック図である。 1・・・エンジン、5・・・アクセル、7・・・引き算
器、9・・・演算回路、11・・・アクチュエータ、1
5・・・演算器、18・・・引き算器、20・・・演算
回路、22・・・アクチュエータ、24・・・選択器、
26・・・比較器、26a・・・スイッチ回路、28・
・・比較器、28a・・・スイッチ回路、30・・・比
較器、30a・・・スイッチ回路、32・・・一次遅れ
回路。
FIG. 1 is a block diagram showing a conventional device, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between corrected compressor turbine inlet temperature and corrected rotation speed, and FIG. 3 is an engine diagram showing the relation between intake air temperature in the conventional device and the device of the present invention. 4 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing the second embodiment, and FIG. 6 is a block diagram showing the third embodiment. It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Engine, 5... Accelerator, 7... Subtractor, 9... Arithmetic circuit, 11... Actuator, 1
5... Arithmetic unit, 18... Subtractor, 20... Arithmetic circuit, 22... Actuator, 24... Selector,
26... Comparator, 26a... Switch circuit, 28.
...Comparator, 28a...Switch circuit, 30...Comparator, 30a...Switch circuit, 32...First-order lag circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 互いに独立して回転するガス発生機軸とパワーター
ビン軸と、パワータービン入口に配設した可変翼と、ア
クセル踏込量に基づいた指示値とガス発生機軸回転数と
の偏差を縮小する方向に燃料の供給量を増減制御する手
段と、ガス発生機軸回転数およびエンジン吸気温度に基
づいた指示値とコンプレッサタービン入口または出口温
度との偏差を縮小する方向に上記具の角度を可変制御す
る手段を備えた自動車用ガスタービンエンジンにおいて
、ガス発生機軸回転数が予め定めた設定値を越えた場合
は常温においてエンジンの出力効率が良好となる所定の
角度に上記具を固定する手段と、コンプレッサタービン
入口または出口温度が予め定めた設定値を越えた場合に
燃料の供給量を所定量に絞る手段とを設けた自動車用ガ
スタービン制御装置。 2 上記具は、アクセルペダルの踏込量に基づいた指示
値とガス発生機軸回転数との偏差が予め定められた設定
値を越えた場合はエンジンの出力効率が最良となる角度
より若干量いた所定角度に固定される特許請求の範囲第
1項記載の自動車用ガスタービン制御装置。
[Scope of Claims] 1. A gas generator shaft and a power turbine shaft that rotate independently of each other, a variable blade disposed at the inlet of the power turbine, and a deviation between the indicated value and the gas generator shaft rotational speed based on the amount of accelerator depression. means for increasing or decreasing the amount of fuel supplied in a direction to reduce the amount of fuel supplied, and an angle of the device to reduce the deviation between the compressor turbine inlet or outlet temperature and the indicated value based on the gas generator shaft rotation speed and engine intake air temperature. In an automobile gas turbine engine equipped with variable control means, when the gas generator shaft rotation speed exceeds a predetermined set value, means for fixing the above-mentioned tool at a predetermined angle at which the output efficiency of the engine is good at room temperature. and means for reducing the amount of fuel supplied to a predetermined amount when the compressor turbine inlet or outlet temperature exceeds a predetermined set value. 2. If the deviation between the indicated value based on the amount of depression of the accelerator pedal and the rotation speed of the gas generator shaft exceeds a predetermined setting value, the above tool shall be used at a predetermined amount slightly below the angle at which the output efficiency of the engine is optimal. The gas turbine control device for an automobile according to claim 1, which is fixed at an angle.
JP6831279A 1979-06-01 1979-06-01 Automotive gas turbine control device Expired JPS5951659B2 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0282658U (en) * 1988-12-15 1990-06-26
JPH0291058U (en) * 1989-01-05 1990-07-19

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0282658U (en) * 1988-12-15 1990-06-26
JPH0291058U (en) * 1989-01-05 1990-07-19

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