JPH0575890B2

JPH0575890B2 -

Info

Publication number: JPH0575890B2
Application number: JP58153650A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Watanabe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-08-23
Filing date: 1983-08-23
Publication date: 1993-10-21
Also published as: JPS6045733A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、電子制御ガスタービンエンジンの可
動部制御装置に係り、特に、自動車等の車両に用
いられるガスタービンエンジンに適用するのに好
適な、少くともガスゼネレータ回転数に応じて、
予め設定された制御パターンを用いて、タービン
温度が設定値となるよう可変ノズル又は可変イン
レツトガイドベーンの角度を制御するようにした
電子制御ガスタービンエンジンの可動部制御装置
に関する。

【従来の技術】

近年、車両用燃料、特に自動車用燃料の多様化
を図る目的で、ガスタービンエンジンを自動車に
用いる試みがなされている。このガスタービンエ
ンジンにおいては、アクセル操作に応じて、安定
な、時には迅速に変化する出力を発生する為に、
エンジンの全ての構成要素の作動点が許容範囲
内、できれば最適な位置にくるように、燃焼器に
供給される燃料流量、及び、ガスゼネレータ（以
下GGと称する）を構成するコンプレツサタービ
ンの出側に配設される可変ノズル（以下VNと称
する）の角度や同じくGGを構成するコンプレツ
サの入側に配設される可変インレツトガイドベー
ン（以下VIGVと称する）の角度等の可動部を
刻々制御する必要がある。従つて、例えば、GG
回転数に応じて、予め設定された制御パターンを
用いて、タービン入口温度が設定値となるよう
VN角度を制御することが考えられる。２軸式ガスタービンエンジンに適用された、前
記のようなVN角度制御の原理を、第１図に示
す。図において、横軸は、GG回転数N₁を、その
定格回転数（通常のエンジンで数万rpmから10万
rpm程度）を100％として、％単位で示したもの
であり、アイドリングの回転数、例えば、50％と
なる。又、縦軸は、VN角度θvnを示したもので
あり、図の上方に行く程、開くものとする。一般に、GG回転数N₁が一定であれば、VN角
度θvnを閉じるほど、タービン入口温度T₄及びタ
ービン出口温度T₆が高くなり、エンジンの熱効
率が向上する。しかしながら、このタービン入口
温度T₄及びタービン出口温度T₆には、タービン
の材料等による上限がある。今、タービン入口温度T₄の上限値又は設定値
T₄setでエンジンが作動するように制御する場合
を例にとつて説明する。尚、前記設定値T₄set
は、ここでは、説明を簡単にする為、一定値とし
ているが、実際には、次式に示す如く、GG回転
数N₁等の関数であつても良い。 T₄set＝ｆ（N₁） ……(1) 大気条件が定まつた場合、例えば15℃１気圧の
時に、タービン入口温度T₄が設定値T₄setになる
VN角度θvnは、エンジンが定常状態にあれば、
例えば、第１図に示す線分ABとなる。又、エン
ジンがアイドリングの時は、VN角度θvnを開の
状態にしておく方が、燃料流量が少いので、アイ
ドリング回転数50％以下の時は、線分、EFで示
す如く、VN角度θvnを全開とする。結局、GG回
転数N₁に応じた、定常状態でエンジンを熱効率
良く運転できる最適なVN角度θvnは、線分
FECABに示されるものとなる。勿論、GG回転
数N₁がＡ点より小さい領域では、タービン入口
温度T₄設定値T₄setより低くなつている。以上のことから、エンジンコントローラ内に、
第１図の線分FECAB（以下制御パターンθs（N₁）
と称する）を与えておき、GG回転数N₁が定まつ
た時に、その時の最適なVN角度θvnを制御パタ
ーンθs（N₁）から求めて、その角度になるよう
に、VNを制御すれば良い。又、エンジンを加速した場合には、第２図に示
す如く、VN角度θvnが、線分FMG上を通つて変
化する。第２図において、線分FGは、第１図の
線分ABの一部分である。又、N₁set、アクセル
ペダルで制御されるGG回転数の設定値である。
従つて、GG回転数は、設定値N₁setに追従して
変化する。今、点Ｆ上で、GG回転数N₁及びその
設定値N₁setが共にN₁iの定常状態にあり、設定
値T₄setの温度でエンジンが作動していたのが、
次の瞬間にアクセルペダルが踏込まれて、GG回
転数の設定値が第２図に示されるN₁set（＞N₁i）
となつたとする。この時、エンジンコントローラ
は、GG回転数N₁iがの設定値N₁setに等しくなる
ように、燃料流量を増加し、同時にVN角度θvn
を予め設定された加速用制御パターンに従つて制
御するので、エンジンは線分FNGをたどつて加
速する。そして、GG回転数N₁が設定値N₁setに
達した時、VN角度θvnが、設定制御パターン上
の点θs（N₁set）になるように、即ち、点Ｇで作
動するように制御される。一方、例えば大気温度が変化して大気条件が変
化すると、タービン入口温度T₄が設定値T₄setに
なるVN角度θvnは、前出第１図の線分ABから線
CDに変化する。これに伴つて、タービン入口温
度T₄がその設定値T₄setになるVN角度θvnが、
第３図に示す如く、θs（N₁）からθs′（N₁）に変化
したとする。この時、線分FGJ上でエンジンを作
動すると、即ち、制御パターンθs（N₁）上で作動
すると、タービン入口温度T₄はその設定値T₄set
以上となり、エンジンの破損に繋がるおそれがあ
る。第３図は、θs′（N₁）＞θs（N₁）の状態を示す
が、勿論、大気条件やエンジン性能の変化によ
り、θs′（N₁）＜θs（N₁）になることもある。この
場合には、制御パターンθs（N₁）上でエンジンを
作動すると、タービン入口温度T₄は設定値T₄set
よりも低くなり、エンジンを熱効率の悪い所で使
用することになる。このように、タービン入口温度T₄が設定値
T₄setになる作動線が、制御パターンθs（N₁）、即
ち線分FGJからずれた場合には、それを補正し、
設定値T₄setの温度でエンジンを運転する必要が
ある。従つて、第３図の点Ｆから点Ｇに加速した
時、タービン入口温度T₄が設定値T₄setになつて
いないので、タービン入口温度T₄のフイードバ
ツク制御により、タービン入口温度T₄が設定値
T₄setになるようにVN角度を開いていくように
すると、点Ｇから点Ｈに移る。そして、点Ｈで設
定値T₄setの温度で運転される。次にこの状態か
らアクセルペダルを踏込み、GG回転数の設定値
N₁setがN₁′setになつたとすると、エンジンは、
点Ｈから点Ｊへ加速する。次いで、点Ｇから点Ｈ
へ移つた時と同様にして、タービン入口温度T₄
のフイールドバツク制御により、点Ｊから点Ｋに
移る。このようにして、タービン入口温度T₄のフイ
ードバツク制御を行うことによ、設定値T₄set
に、ある程度近づけて制御することが考えられる
が、この場合には、点Ｇ及び点Ｊで運転されるこ
となどからわかるように、精度良くタービン入口
温度T₄を設定値T₄setに制御することができない
という問題点を有していた。尚、前記説明においては、タービン入口温度
T₄を制御する場合を例にとつて説明しているが、
タービン入口温度T₄の代わりに、タービン出口
温度T₆を用いた場合でも同様の問題点を有して
いた。勿論、このタービン出口温度T₆を用いた
制御においては、この設定値T₆setになるVN角
度θvnは、GG回転数N₁と出力軸回転数N₃の両者
の関数で与えられる。前記のような問題点を解消するべく、前記制御
パターンを、大気温度、大気圧等の大気条件や、
エンジン運転性能等の変化に応じて逐次修正する
ことが考えられる。しかしながら、このような逐次修正される制御
パターンは、エンジン運転状態に拘わらず固定さ
れた制御パターンのように、読出し専用の不揮発
性メモリに記憶することができず、電源スイツチ
がオフとされた時に、その内容が揮発する、所謂
書込み可能な揮発性メモリに記憶する必要があ
る。従つて、例えばエンジンキイスイツチがオフ
とされてエンジンコントローラの電源が切れる
と、揮発性メモリに記憶されていた最適な制御パ
ターンが消えてしまい、次にエンジンキイスイツ
チがオンとされた時に、再び最適な制御パターン
を始めから作成し直す必要があり、最適パターン
が作成される迄の間は、エンジンが熱効率の悪い
領域又は過温度で運転されてしまうことがあると
いう問題点を有していた。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、制御パターン修正の信頼性を高め
ると共に、電源スイツチがオフとされても最適な
制御パターンが失われてしまうことなく、従つ
て、エンジン始動直後から、エンジンを熱効率が
良く、且つ、過温度になる恐れがない状態で運転
することができる電子制御ガスタービンエンジン
の可動部制御装置を提供することを第１の目的と
する。本発明は、又、前記第１の目的に加えて、万一
揮発性メモリに記憶された制御パターンが失われ
てしまつた時においても、最適な制御パターンを
比較的迅速に得ることができる電子制御ガスター
ビンエンジンの可動部制御装置を提供することを
第２の目的とする。

【発明の構成】

本発明は、電子制御ガスタービンエンジンの可
動部制御装置において、第４図にその要旨構成を
示す如く、少くともガスゼネレータ回転数、ター
ビン温度、可変ノズル又は可変インレツトガイド
ベーンの角度を含むエンジン各部の運転状態を検
出する為のセンサと、タービン温度を設定値とす
る為の、少くともガスゼネレータ回転数と可変ノ
ズル又は可変インレツトガイドベーンの制御角度
の関係を表わした制御パターンを記憶する為の、
書込み可能な揮発性メモリと、電源スイツチがオ
フとされた時に、前記揮発性メモリの内容が揮発
するのを防ぐ為のバツクアツプ手段と、エンジン
運転状態に応じて、前記揮発性メモリに記憶され
た制御パターンを用いて、可変ノズル又は可変イ
ンレツトガイドベーンの制御角度を求める制御角
度演算手段と、タービン温度が設定値と一致して
いない時は、前記制御角度を変化させてタービン
温度が設定値と一致するようにすると共に、この
時の制御角度と制御パターン上の度との偏差に応
じて、修正時のガスゼネレータ回転数から遠いデ
ータ程、修正量が徐々に小さくなるように、ガス
ゼネレータ回転数に対応するデータを重み付けし
て変更することにより、前記制御パターンを修正
して、前記揮発性メモリに書込む制御パターン修
正手段と、前記制御角度に応じて、可変ノズル又
は可変インレツトガイドベーンの角度を制御する
角度制御手段と、を備えることにより、前記第１
の目的を達成したものである。本発明は、又、同じく電子制御ガスタービンエ
ンジンの可動部制御装置において、第５図にその
要旨構成を示す如く、少くともガスゼネレータ回
転数、タービン温度、可変ノズル又は可変インレ
ツトガイドベーンの角度を含むエンジン各部の運
転状態を検出する為のセンサと、タービン温度を
設定値とする為の、少くともガスゼネレータ回転
数と可変ノズル又は可変インレツトガイドベーン
の制御角度の関係を表わした基本制御パターンを
記憶する為の、読出し専用の不揮発性メモリと、
前記基本制御パターンに対して、エンジン運転状
態に応じた修正が加えられた修正制御パターンを
記憶する為の、書込み可能な揮発性メモリと、電
源スイツチがオフとされた時に、前記揮発性メモ
リの内容が揮発するのを防ぐ為のバツクアツプ手
段と、エンジン運転状態に応じて、前記制御パタ
ーンを用いて、可変ノズル又は可変インレツトガ
イドベーンの制御角度を求める制御角度演算手段
と、タービン温度が設定値と一致していない時
は、前記制御角度を変化させてタービン温度が設
定値と一致するようにすると共に、この時の制御
角度と制御パターン上の角度との偏差に応じて、
修正時のガスゼネレータ回転数から遠いデータ
程、修正量が徐々に小さくなるように、ガスゼネ
レータ回転数に対応するデータを重み付けして変
更することにより、前記制御パターンを修正し
て、前記揮発性メモリに書込む制御パターン修正
手段と、前記揮発性メモリに記憶された修正制御
パターンが消えた時は、前記不揮発性メモリに記
憶されている前記基本制御パターンを揮発性メモ
リに移すメモリ転送手段と、前記制御角度に応じ
て、可変ノズル又は可変インレツトガイドベーン
の角度を制御する角度制御手段と、を備えること
により、前記第２の目的を達成したものである。

【発明の作用】

本発明においては、タービン温度が設定値と一
致していない時は、可変ノズル又は可変インレツ
トガイドベーンの角度を変化させて、タービン温
度が設定値になるようにし、タービン温度が設定
値と一致した時は、その時の可変ノズル又は可変
インレツトガイドベーンの角度と制御パターン上
の角度との偏差に応じて、修正時のガスゼネレー
タ回転数から遠いデータ程、修正量が徐々に小さ
くなるように、ガスゼネレータ回転数に対応する
データを重み付けして変更することにより、前記
制御パターンを修正するようにしたので、制御パ
ターン修正の信頼性が高い。又、タービン温度を
設定値とする為の、少くともガスゼネレータ回転
数と可変ノズル又は可変インレツトガイドベーン
の制御角度の関係を表わした制御パターンを記憶
している、書込み可能な揮発性メモリの内容が、
電源スイツチがオフとされた時に揮発するのを防
ぐ為のバツクアツプ手段が設けられているので、
電源スイツチがオフとされても該揮発性メモリに
記憶された最適な制御パターンが失われることが
ない。従つて、エンジン始動直後から、エンジン
を熱効率の良い所で、過温度の恐れなく、最適な
状態で運転することができる。又、本発明は、更
に、基本制御パターンを記憶する為の、読出し専
用の不揮発性メモリを設け、書込み可能な揮発性
メモリで、前記基本制御パターンに対して、エン
ジン運転状態に応じた修正が加えられた修正制御
パターンを記憶すると共に、揮発性メモリに記憶
された修正制御パターンが消えた時は、前記不揮
発性メモリに記憶されている前記基本制御パター
ンを揮発性メモリに移すようにしたので、揮発性
メモリに記憶された修正制御パターンが失われた
場合であつても、比較的速く最適制御パターンを
得ることができる。

【実施例】

以下図面を参照して、本発明に係る電子制御が
スタービンエンジンの可動部制御装置が採用され
た自動車用ガスタービンエンジンの実施例を詳細
に説明する。本発明の第１実施例は、本発明を２軸式ガスタ
ービンエンジンのVN角度の制御に適用したもの
で、第６図に示す如く、吸気を圧縮する為のコン
プレツサ１０Ａ及び該コンプレツサ１０Ａを回転
する為のコンプレツサタービン１０Ｂからなる
GG、該コンプレツサタービン１０Ｂに燃焼ガス
を供給する為の燃焼器１０Ｃ、前記コンプレツサ
タービン１０Ｂから排出される燃焼ガスの流量を
制御する為の、本発明に係る制御が行われるVN
１０Ｄ、該VN１０Ｄを通過した燃焼ガスが供給
されるパワータービン１０Ｅ、該パワータービン
１０Ｅを通過したガスによつて、前記コンプレツ
サ１０Ａを介して燃焼器１０Ｃに供給される吸気
を加熱する為の熱交換器１０Ｆ、前記パワーター
ビン１０Ｅの出力軸の回転を減速する為の減速歯
車１０Ｇ、１０Ｈからなるガスタービンエンジン
１０と、前記減速歯車１０Ｇ及び１０Ｈによつて
減速された前記パワータービン１０Ｅの回転を、
自動車の走行状態に合わせて変速する為の自動変
速機（以下ATと称する）１２と、該AT１２の
出力軸の回転を左右の車輪１６に伝える為の差動
歯車装置１４と、アクセルペダル１８の踏込み量
に応じて出力、即ちGG回転数の設定値N₁setが
変化するアクセルセンサ２０と、前記コンプレツ
サ１０Ａ及びコンプレツサタービン１０Ｇからな
るGGの回転数N₁に比例した出力を発生するGG
回転数検出器２２と、前記減速歯車１０Ｈの回転
数、即ち、エンジン出力軸の回転数N₃に比例し
た出力を発生するエンジン出力軸回転数検出器２
４と、前記コンプレツサ１０Ａの出口圧力CDP
に比例した出力を発生する為の、圧力センサとア
ンプからなるCDP検出器２６と、前記熱交換器
１０Ｆの空気側出口温度、即ち燃焼器１０Ｃの入
口空気温度T₃₅に比例した出力を発生する為の、
熱電対とアンプからなる燃焼用空気温度検出器２
８と、前記パワータービン１０Ｅの出口温度、即
ちタービン出口温度T₆に比例した出力を発生す
る為の、同じく熱電対とアンプからなるタービン
出口温度検出器３０と、前記VN１０Ｄの角度αf
に比例した出力を発生する為の、ポテンシヨメー
タとアンプからなるVN角度検出器３２と、大気
温度T₀に比例した出力を発生する為の、サーミ
スタ又は白金抵抗体とアンプからなる大気温度検
出器３３と、前記AT１２のシフト位置Spiに比
例した出力を発生するシフト位置検出器３４と、
前記GG回転数設定値N₁set、GG回転数N₁i、エ
ンジン出力軸回転数N₃i、コンプレツサ出口圧力
CDP、燃焼器入口温度T₃₅、タービン出口温度
T₆、VN角度αf、大気温度T₀等のアナログ信号
を順次デジタル信号に変換する為のアナログ−デ
ジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と称する）３６
と、予め定められた制御プログラムに従つて、前
記Ａ／Ｄ変換器３６やシフト位置検出器３４等か
ら入力されるデジタル信号をソフトウエアで処理
して、計量弁３８によつて制御される、燃料タン
ク４０から前記燃焼器１０Ｃに供給される燃料流
量Gf、VN制御用アクチユエータ４２によつて制
御されるVN角度指令値αs、AT制御用アクチユ
エータ４４によつて制御される前記AT１２のシ
フト位置Sp等を制御する為のマイクロコンピユ
ータ４６と、から構成されている。前記GG回転数検出器２２は、第７図に詳細に
示す如く、GGの回転に連動する磁性体の回転歯
車２２Ａと、該回転歯車２２Ａの回転をGG回転
数N₁に比例した周波数の交流信号で取出す為の
電磁ピツクアツプ２２Ｂと、該電磁ピツクアツプ
２２Ｂの出力を増幅すると共に矩形波に整形する
為のアンプ２２Ｃと、該アンプ２２Ｃの出力をア
ナログ電圧信号に変換して出力する為の周波数−
電圧変換回路２２Ｄとから構成されている。前記マイクロコンピユータ４６は、第８図に詳
細に示す如く、燃料流量Gf，VN角度指令値αs、
シフト位置Sp等を制御する為の演算手順を定め
た制御プログラム、基本制御パターン及び故障診
断のプログラムを記憶しているリードオンリメモ
リ（以下ROMと称する）４６Ａと、該ROM４
６Ａに記憶された制御プログラムを順次呼び出し
て、その手順に対応する演算処理を実行する中央
処理ユニツト（以下CPUと称する）４６Ｂと、
該CPU４６Ｂの演算処理に関連する各種データ
及びCPU４６Ｂでの演算結果を記憶すると共に、
そのデータの必要時にCPU４６Ｂによる呼び出
しが可能な第１のランダムアクセスメモリ（以下
RAMと称する）４６Ｃと、前記基本制御パター
ンに対して、エンジン運転状態に応じた修正が加
えられた修正制御パターンや、その他の揮発して
は困るデータを記憶する為の第２のRAM４６Ｄ
と、水晶振動子４６Ｅを含み、前記各種演算の為
の基準クロツクパルスを発生するクロツク発生回
路４６Ｆと、前記シフト位置検出器３４から入力
されるシフト位置信号Spiを入力する為の入出力
ポート（以下Ｉ／Ｆと称する）４６Ｇと、前記
CPU４６Ｂの演算結果に応じて、燃料流量Gf，
VN角度指令値αs、シフト位置Sp等の制御信号を
出力する為のＩ／Ｆ４６Ｈと、エンジンキイスイ
ツチ５２がオンとされた時にリレー５４を介して
車載バツテリ５６から電力が供給され、前記Ａ／
Ｄ変換器３６、ROM４６Ａ、CPU４６Ｂ、
RAM４６Ｃ、４６Ｄ、クロツク４６Ｆ、Ｉ／Ｆ
４６Ｇ、４６Ｈ等に電力を供給する為の安定化電
源４６Ｋと、前記安定化電源４６Ｋがオンである
時、即ちエンジンキイスイツチ５２がオンである
時には充電され、一方、前記安定化電源４６Ｋが
オフとなつた時は、前記第２のRAM４６Ｄに電
力を供給して該第２のRAM４６Ｄに記憶された
内容を保持する為のバツクアツプ用バツテリ４６
Ｌと、から主に構成されている。このマイクロコ
ンピユータ４６は、エンジンキイスイツチ５２の
投入により作動開始する安定化電源４６Ｋからの
安定化電圧の供給を得て作動状態となり、所定の
演算処理を設定周期例えば50ミリ称で繰返して、
燃料流量Gf，VN角度指令値αs、シフト位置Sp
の制御指令を発生している。本発明においては、前記制御パターンθs（N₁）
は固定せずに逐次修正していく必要がある為、該
制御パターンθs（N₁）が前記RAM４６Ｄに記憶
されているが、その方法としては、座標で与える
方法と、関数で与える方法が考えられる。例え
ば、座標で与える場合には、第９図及び下記第１
表に示す如く、RAM４６Ｄの中に、１番目から
ｉ＋５番目迄のデータを、GG回転数N₁（％）と
VN角度θvn（゜）で与えるとができる。尚、ここ
では、VNの全開時はθvn＝30°、全閉時はθvn＝
−30゜とした場合の例を示している。

【表】前記RAM４６Ｄの中に、この座標が記憶され
ていて、例えば、GG回転数N₁＝65％の時の制御
パターンθs（N₁）上のVN角度θvnは、−18゜と求め
ることができる。又、直線近似を用いることによ
り、GG回転数N₁＝62.5％の時のVN角度θvnは−
19゜と求めることができる。尚、この第１表では、
GG回転数N₁の単位が％とされていたが、勿論
RPMの単位系で座標を表わすこともできる。以下実施例の作用を説明する。本実施例における前記マイクロコンピユータ４
６の主要な演算処理は、第１０図に示すような流
れ図に従つて実行される。即ち、エンジンキイス
イツチ５２がオンとされると、ステツプ１１０に
入り、第２のRAM４６ＤにVNの制御パターン
θs（N₁）が記憶されているかどうかを判定する。
具体的には、例えば、アイドル回転数以下のVN
角度が全開の角度になつているか否かを調べて、
全開の角度、例えば30゜になつていれば、RAM４
６Ｄに制御パターンθs（N₁）が存在すると判定す
る。又は、RAM４６Ｄに記憶されている制御パ
ターンθs（N₁）のデータの総和が、次式に示す如
く、設定値K₁とK₂の間に入つてれば、RAM４６
Ｄに制御パターンθs（N₁）があると判定すること
も可能である。 K₁＜_o 〓ⁱ⁼⁰ θs（N₁）ｉ＜K₂ ……(2) 前出ステツプ１１０判定結果が否である場合、
即ち、第２のRAM４６Ｄの内容が失われている
と判断される時には、ステツプ１１２に進み、前
記ROM４６Ａに記憶されている基本制御パター
ンθs（N₁）のデータを第２のRAM４６Ｄに転送
して書込む。ステツプ１１０の判定結果が正であるか、又
は、ステツプ１１２終了後、ステツプ１１４に進
み、前記Ａ／Ｄ変換器３６を制御して、GG回転
数設定値N₁set、GG回転数N₁i、エンジン出力軸
回転数N₃i、コンプレツサ出口圧力CDP、燃焼器
入口温度T₃₅、タービン出口温度T₆、VN角度αf、
大気温度T₀等を入力すると共に、前記Ｉ／Ｆ４
６Ｇを制御してシフト位置信号Spi等を入力する。
次いでステツプ１１６に進み、各種入力信号と
RAM４６Ｃに記憶されているデータから、エン
ジンが定常状態であるか、又は過渡状態であるか
を判定する。次いでステツプ１１８に進み、各種
入力信号とRAM４６Ｃに記憶されているデータ
から、燃料流量Gfを演算してその結果を出力す
る。次いでステツプ１２０に進み、各種入力信号
とRAM４６Ｃ、４６Ｄに記憶されているデータ
からVN角度指令値αfを演算して、その結果を出
力する。次いでステツプ１２２に進み、同様にシ
フト位置Spを演算して、その結果を出力する。
次いでステツプ１２４に進み、各種入力信号と
RAM４６Ｃ，４６Ｄに記憶されているデータを
用いて、前記アクセルセンサ２０、GG回転数検
出器２２、エンジン出力軸回転数検出器２４、
CDP検出器２６、燃焼用空気温度検出器２８、
タービン出口温度検出器３０、VN角度検出器３
２、シフト位置検出器３４、VN制御用アクチユ
エータ４２、AT制御用アクチユエータ４４等が
正常に作動しているか否かを判断して、故障診断
を行う。ステツプ１２４終了後、前出ステツプ１
１４に戻り、以下これを繰返す。前出第１０図のステツプ１１６における定常状
態の判定は、具体的には、現在の時刻からある時
間だけ前迄のエンジンの状態、例えば、タービン
入口温度T₄、GG回転数N₁i、エンジン出力軸回
転数N₃i、燃料流量Gf、VN角度αf等を記憶して
おき、そのデータの変化状態を検知することによ
つて行われる。即ち、今、タービン入口温度T₄
の変化状態に応じて定常状態であるか否かを判定
する場合を、第１１図を参照して説明すると、現
在の時刻のタービン入口温度T₄をT₄（０）とし、
第１０図の流れ図で１周期前（例えば50ミリ秒
前）に読込んだデータをT₄（−１）、２周期前に
読込んだデータをT₄（−２）とした時、次式で示
される、各々のデータの差の絶対値の積算値Ａが
判定値より小であるか否かで、定常状態であるか
否かを判定する。Ａ＝_o 〓ⁱ⁼ⁿ ｜T₄(i)−T₄（ｉ−１）｜ ……(3) ここで、Ｎは負の整数で、例えば−200とする
ことができる。又、重み関数gw(i)を用いて、積算値Ａを次式
から求めることもできる。Ａ＝₀ 〓ⁱ⁼ⁿ gw(i)・｜T₄(i)−T₄（ｉ−１）｜ ……(4) ここで、gw(i)は、例えば次式のように置くこ
とができる。 gw(i)＝（1000＋ｉ）／1000 ……(5) 尚上記説明においては、タービン入口温度T₄
の場合を例にとつて説明しているが、同様にし
て、GG回転数N₁i、エンジン出力軸回転数N₃i、
燃料流量Gf、VN角度αf等によつても判定を行
い、これらの判定結果が全て定常状態であるとな
つたら、エンジンは定常状態であると判定する。又、前出第１０図のステツプ１２０における、
VN角度指令値αsの制御は、具体的には、第１２
図に示すようにして行われる。即ち、まずステツ
プ２１０で、タービン出口温度T₆、燃焼器入口
温度T₃₅、GG回転数N₁i、エンジン出力軸回転数
N₃i、コンプレツサ出口圧力CDP、VN角度αf等
の各種入力信号からタービン入口温度T₄を計算
する。次いでステツプ２１２に進み、この時の
GG回転数N₁iがアクセルペダルの開度から求め
られる設定値N₁setと等しいか否かを判定する。
両者が一致していない場合、又は、両者の偏差｜
N₁i−N₁set｜が設定値ΔN（例えば1000rpm）以
上であり、両者が等しくないと判断される時に
は、ステツプ２１４に進み、制御パターンθs
（N₁）と大気温度T₀、GG回転数N₁i、その設定
値N₁setから、設定値N₁setがGG回転数N₁iより
も大である時には加速時のVN角度指令値αsが演
算され、又、設定値N₁setがGG回転数N₁i未満で
ある時には減速時のVN角度指令値αsが演算され
る。一方、前出ステツ２１２の判定結果が正でであ
る場合、即ち、その時のGG回転数N₁が設定値
N₁setに等しいと判断される時には、ステツプ２
１６に進み、前出ステツプ２１０で求められたタ
ービン入口温度T₄が設定値T₄setと一致している
か否かが判定される。判定結果が否である場合に
は、ステツプ２１８に進み、例えば次式を用い
て、１周期前のVN角度指令値αs（−１）を設定
値Δαsだけ修正したものを新たなVN角度指令値
αsとして、タービン入口温度T₄が設定値T₄setに
なるようにする。 αs＝αs（−１）＋Δαs ……(6) 一方、前出ステツプ２１６の判定結果が正であ
る場合、即ちタービン入口温度T₄が設定値T₄set
と一致していると判断される時には、ステツプ２
１９に進み、前記大気温度検出器３３で検出され
る大気温度T₀に応じて、例えば次式により制御
パターンの大気温度に応じた補正量αtoを求め
る。 αto＝ｆ（T₀） ……(7) この関数ｆ（T₀）としては、例えば、ｆ（T₀）＝
0.1×T₀とすることができる。又、この関数ｆ
（T₀）を、大気温度T₀とGG回転数N₁の関数、即
ちｆ（T₀，N₁）としても良い。ステツプ２１９終了後、ステツプ２２０に進
み、例えば、その時のVN角度と制御パターン上
の角度の偏差に応じて、基準制御パターンθs
（N₁）を修正する。次いでステツプ２２２に進
み、第２のRAM４６Ｄに記憶されている制御パ
ターンθs（N₁）とGG回転数N₁i及び補正量αtoか
ら、VN角度指令値αsを次式により演算する。 αs＝θs（N₁i）＋αto ……(8) ステツプ２１４，２１８又は２２２終了後、ス
テツプ２２４に進み、算出されたVN角度指令値
αsを前記VN制御用アクチユエータ４２に出力す
る。これによつて、VN１０Ｄの角度が制御され
る。この第１２図の流れ図により、第２のRAM４
６Ｄには、大気条件の変化による影響が除かれ
た、常にタービン入口温度T₄が設定値T₄setにな
る基準制御パターンθs（N₁）が記憶されることと
なり、大気条件やエンジン性能の変化が生じて
も、常に最適な状態でエンジンを運転することが
可能となる。以下、第１３図を参照して、大気温度の変化に
応じた制御パターンの補正及びエンジンの性能変
化に応じた制御パターンの修正の具体的例につい
て詳細に説明する。今、大気温度が基準温度、例
えば０℃の時に、タービン入口温度T₄が設定値
T₄setとなる基準制御パターンθs（N₁）が、第１
３図の線分ABCDEFで与えられるとする。従つ
て、マイクロコンピユータ４６の第２のRAM４
６Ｄには、例えば、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ、点
Ｅ、点Ｆのデータのみが記憶されている。大気温度が変化して、例えばT₀（℃）となつた
時、VN角度の制御に用いる制御パターンは、基
準制御パターンθs（N₁）に大気温度T₀に応じた補
正量αtoを加えた値、θs（N₁）＋αtoとなる。この
時の制御パターンが、第１３図の線分GHIJKL
である。従つて、GG回転数N₁がｉである時、大
気温度が０℃であれば点Ｒで運転され、大気温度
がT₀（℃）であれば点Ｐで運転される。このようにして、大気温度T₀が変化した時は、
基準制御パターンθs（N₁）、即ち、第２のRAM４
６Ｄの点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ、点Ｅ、点Ｆのデ
ータを修正することなく、大気温度T₀から直接、
点Ｐを求めることができ、迅速に適切な制御パタ
ーンを得ることができる。次に、点Ｐで運していて、大気温度T₀（℃）の
ままで変化しないにも拘わらず、エンジン性能が
変化して、タービン入口温度T₄が設定値T₄setに
なる点が、点Ｐから点Ｑへ移つたとする。この場
合、例えば第１３図に比較例として示した第１の
修正方法では、点Ｐ（点Ｒ）の両側のデータ、即
ち、点ＣのVN角度θvn，ｃ及び点ＤのVN角度
θvn，ｄを、点ＰのVN角度θvn，ｐと点ＱのVN
角度θvn，ｑの差Δθvnだけ修正する。即ち、新た
に第２のRAM４６Ｄに記憶される基準制御パタ
ーンθs′（N₁）のデータは、点Ａ、点Ｂ、点Ｍ、点
Ｅ、点Ｆとし、点ＭのVN角度θvn，ｍ及び点Ｎ
のVN角度θvn，ｎは、次式に示す如くとなる。 θvn，ｍ＝θvn，ｃ−Δθvn ……(9) θvn，ｎ＝θvn，ｄ−Δθvn ……(10) 尚、偏差Δθvnに応じて基準制御パターン上の
データを修正する方法はこれに限定されず、例え
ば、第１４図に他の比較例として示す第２の修正
方法の如く、前記偏差Δθvnに応じて、GGのアイ
ドリング近傍を除く全回転数域のデータを一律に
修正するようにしたり、或いは、第１５図に本発
明の実施例して示す第３の修正方法の如く、前記
偏差Δθvnに応じて、GG回転数に対応するデータ
を、点Ｐ（点Ｒ）から遠いデータほど小さくなる
重み関数を用いて重み付けしたデータによつて修
正することも可能である。このようにして、エンジン性能の変化に合わせ
て、第２のRAM４６Ｄに記憶されたVN角度の
基準制御パターンθs（N₁）を修正することにより
最適なVN角度を常に得ることができる。本実施例においては、エンジンキイスイツチ５
２をオフにしても、第２のRAM４６Ｄは、バツ
クアツプ用バツテリ４６Ｌによつて電力を供給さ
れるので、前記のような最適なVNの制御パター
ンが消えてしまうことはない。本実施例においては、制御パターンの修正に際
して、大気条件の影響を除くようにしているの
で、精度の高い修正制御パターンを得ることがで
きる。尚、制御パターンを修正する方法は、これ
に限定されず、大気条件の変化に合わせて制御パ
ターンを修正してしまうことも可能である。又、本実施例においては、第２のRAM４６Ｄ
に記憶されたVNの修正制御パターンが消えてし
まつた場合は、ROM４６Ａに記憶されている基
本制御パターンをRAM４６Ｄに再び書込むよう
にしているので、比較的速く最適制御パターンを
得ることができる。尚、このROM４６Ａによる
二重バツクアツプは省略することも可能である。次に、本発明が採用された２軸式ガスタービン
エンジンの第２実施例を詳細に説明する。この第２実施例は、前記第１実施例と同様の、
ガスタービンエンジン１０、AT１２、差動歯車
装置１４、車輪１６、アクセルペダル１８、アク
セルセンサ２０、GG回転数検出器２２、エンジ
ン出力軸回転数２４、CDP検出器２６、燃焼用
空気温度検出器２８、タービン出口温度検出器３
０、VN角度検出器３２、大気温度検出器３３、
シフト位置検出器３４、計量弁３８、燃料タンク
４０、VN制御用アクチユエータ４２、AT制御
用アクチユエータ４４、マイクロコンピユータ４
６を含む自動車用ガスタービンエンジンにおい
て、前記マイクロコンピユータ４６における第２
のRAM４６Ｄのバツクアツプを、第１６図に示
す如く、RAM４６Ｄのみへ電源を供給する専用
の安定化電源４６Ｍにより行うようにしたもので
ある。他の点については前記第１実施例と同様で
あるので説明は省略する。本実施例においても、エンジンキイスイツチ５
２をオフとしても、第２のRAM４６Ｄの電源は
確保され、VNの最適制御パターン等が消えるこ
とはない。尚、前記実施例においては、いずれも、本発明
が、GG回転数に応じてVNの角度を制御するよ
うにされた２軸式ガスタービンエンジンに適用さ
れていたが、本発明の運用範囲はこれに限定され
ず、２軸式ガスタービンエンジンのVIGV制御や
１軸式ガスタービンエンジンのVIGV制御にも同
様に適用することが可能である。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、制御パタ
ーン修正の信頼性を高めると共に、電源スイツチ
がオフとされても最適な制御パターンが失われる
ことがなく、エンジン始動直後からエンジンを最
適な状態で運転することができる。従つて、常に
エンジンを熱効率が良く、しかも、過温度の恐れ
がない領域で運転するとができる。又、不揮発性
メモリに基本制御パターンを記憶しておくことに
よつて、揮発性メモリに記憶された制御パターン
が消えた場合でも、比較的速く最適な制御パター
ンを得ることができる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、VN角度の制御パターンの例を示す
線図、第２図は、加速時のGG回転数とVN角度
の関係を示す線図、第３図は、加速時に大気条件
等が変化した時のGG回転数とVN角度の関係の
例を示す線図、第４図及び第５図は、本発明に係
る電子制御ガスタービンエンジンの可動部制御装
置の要旨構成を示すブロツク線図、第６図は、本
発明が採用された自動車用電子制御ガスタービン
エンジンの第１実施例の構成を示すブロツク線
図、第７図は、前記実施例で用いられているGG
回転数検出器の構成を示すブロツク線図、第８図
は、同じく、マイクロコンピユータの構成を示す
ブロツク線図、第９図は、前記マイクロコンピユ
ータのRAMに記憶されているVN角度の制御パ
ターンの例を示す線図、第１０図は、前記マイク
ロコンピユータにおける主要な演算処理の流れを
示す流れ図、第１１図は、前記流れ図における定
常状態の判定方法を説明する為の、タービン入口
温度の変化状態の例を示す線図、第１２図は、同
じく前記流れ図におけるVN角度を制御する為の
手順を詳細に示す流れ図、第１３図は、前出第１
２図に示す流れ図における制御パターンを補正し
修正する手順で行われる、補正方法及び比較例と
しての第１の修正方法の原理を説明する線図、第
１４図は、同じく、他の比較例としての第２の修
正方法の原理を説明する線図、第１５図は、同じ
く、本発明の実施例としての第３の修正方法の原
理を示す流れ図、第１６図は、本発明が採用され
た自動車用電子制御ガスタービンエンジンの第２
実施例で用いられているマイクロコンピユータの
構成を示すブロツク線図である。 GG……ガスゼネレータ、N₁……GG回転数、
T₄……タービン入口温度、T₆……タービン出口
温度、θs（N₁）……制御パターン、αs……VN角
度指令値、１０……ガスタービンエンジン、１０
Ａ……コンプレツサ、１０Ｂ……コンプレツサタ
ービン、１０Ｄ……可変ノズル（VN）、２０…
…アクセルセンサ、２２……GG回転数検出器、
２８……燃焼用空気温度検出器、３０……タービ
ン出口温度検出器、３２……VN角度検出器、４
２……VN制御用アクチユエータ、４６……マイ
クロコンピユータ。

Claims

【特許請求の範囲】１少くともガスゼネレータ回転数、タービン温
度、可変ノズル又は可変インレツトガイドベーン
の角度を含むエンジン各部の運転状態を検出する
為のセンサと、タービン温度を設定値とする為の、少くともガ
スゼネレータ回転数と可変ノズル又は可変インレ
ツトガイドベーンの制御角度の関係を表わした制
御パターンを記憶する為の、書込み可能な揮発性
メモリと、電源スイツチがオフとされた時に、前記揮発性
メモリの内容が揮発するのを防ぐ為のバツクアツ
プ手段と、エンジン運転状態に応じて、前記揮発性メモリ
に記憶された制御パターンを用いて、可変ノズル
又は可変インレツトガイドベーンの制御角度を求
める制御角度演算手段と、タービン温度が設定値と一致していない時は、
前記制御角度を変化させてタービン温度が設定値
と一致するようにすると共に、この時の制御角度
と制御パターン上の角度との偏差に応じて、修正
時のガスゼネレータ回転数から遠いデータ程、修
正量が徐々に小さくなるように、ガスゼネレータ
回転数に対応するデータを重み付けして変更する
ことにより、前記制御パターンを修正して、前記
揮発性メモリに書込む制御パターン修正手段と、前記制御角度に応じて、可変ノズル又は可変イ
ンレツトガイドベーンの角度を制御する角度制御
手段と、を備えたことを特徴とする電子制御ガスタービン
エンジンの可動部制御装置。２少くともガスゼネレータ回転数、タービン温
度、可変ノズル又は可変インレツトガイドベーン
の角度を含むエンジン各部の運転状態を検出する
為のセンサと、タービン温度を設定値とする為の、少くともガ
スゼネレータ回転数と可変ノズル又は可変インレ
ツトガイドベーンの制御角度の関係を表わした基
本制御パターンを記憶する為の、読出し専用の不
揮発性メモリと、前記基本制御パターンに対して、エンジン運転
状態に応じた修正が加えられた修正制御パターン
を記憶する為の、書込み可能な揮発性メモリと、電源スイツチがオフとされた時に、前記揮発性
メモリの内容が揮発するのを防ぐ為のバツクアツ
プ手段と、エンジン運転状態に応じて、前記制御パターン
を用いて、可変ノズル又は可変インレツトガイド
ベーンの制御角度を求める制御角度演算手段と、タービン温度が設定値と一致していない時は、
前記制御角度を変化させてタービン温度が設定値
と一致するようにすると共に、この時の制御角度
と制御パターン上の角度との偏差に応じて、修正
時のガスゼネレータ回転数から遠いデータ程、修
正量が徐々に小さくなるように、ガスゼネレータ
回転数に対応するデータを重み付けして変更する
ことにより、前記制御パターンを修正して前記揮
発性メモリに書込む制御パターン修正手段と、前記揮発性メモリに記憶された修正制御パター
ンが消えた時は、前記不揮発性メモリに記憶され
ている前記基本制御パターン揮発性メモリに移す
メモリ転送手段と、前記制御角度に応じて、可変ノズル又は可変イ
ンレツトガイドベーンの角度を制御する角度制御
手段と、を備えたことを特徴とする電子制御ガスタービン
エンジンの可動部制御装置。