JPH0575891B2 - - Google Patents
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- JPH0575891B2 JPH0575891B2 JP58155544A JP15554483A JPH0575891B2 JP H0575891 B2 JPH0575891 B2 JP H0575891B2 JP 58155544 A JP58155544 A JP 58155544A JP 15554483 A JP15554483 A JP 15554483A JP H0575891 B2 JPH0575891 B2 JP H0575891B2
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- angle
- turbine
- set value
- engine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/48—Control of fuel supply conjointly with another control of the plant
- F02C9/50—Control of fuel supply conjointly with another control of the plant with control of working fluid flow
- F02C9/54—Control of fuel supply conjointly with another control of the plant with control of working fluid flow by throttling the working fluid, by adjusting vanes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Description
〔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
動部制御方法に係り、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方法
に関する。 〔従来技術〕 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は、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に、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よい。 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が
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（以下設定制御パターン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を設
定制御パターンθs（N1）から求めて、その角度に
なるように、VNを制御すればよい。 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、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は、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がその設定値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FMG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、前記第１図の線分ABから線
分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、設定制御パターン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、設定制御パターン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、設定制御パターン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になつているので、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り、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、精度要良くタービン入
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、その設定値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。 〔発明の目的〕 本発明は、前記従来の問題点を解決するべくな
されたもので、制御パターン修正の信頼性を高め
て、大気条件やエンジン性能が変化した場合も、
タービン温度を精度良く制御することができ、従
つて、常にエンジンを熱効率の良いところで運転
することができると共に、過温度によるエンジン
破損を防止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方法を提供することを目
的とする。 〔発明の構成〕 本発明は、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
御方法において、第４図にその要旨を示す如く、
タービン温度が設定値と一定したいるか否かを判
定し、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
け変更することにより、前記制御パターンを修正
することによつて、前記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、大気条件やエンジン性能が
変化して、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、修正量が除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
の信頼性を高めて、大気条件やエンジン性能が変
化した時でも、タービン温度を精度良く制御する
ことができ、従つて、エンジンを熱効率の良いと
ころで運転することができる。 即ち、前出第３図で説明したように、設定制御
パターンθs（N1）を用いてVN角度を制御してい
る場合に、大気条件やエンジン性能の変化によ
り、タービン入口温度T4がその設定値T4setとな
る制御パターンがθs（N1）からずれてθs′（N1）に
なつた時は、タービン入口温度T4の制御精度が
悪化してしまう。これに対して、タービン入口温
度T4が設定値T4setになる制御パターンが
θs′（N1）となつた時に、第５図に示す如く、制御
パターンをθs（N1）の代りにθs′（N1）とすること
ができれば、例えば、点Ｉからエンジンを加速す
る場合、線分INHと加速して、タービン入口温
度T4を設定値T4setに精度良く制御することがで
きる。従つて、大気条件やエンジン性能が変化し
た場合に、制御パターンθs（N1）を修正して
θs′（N1）とすることにより、タービン入口温度を
精度よく制御することができ、過温度によるエン
ジンの破損や設定値T4setよりもタービン入口温
度T4が低くなり、熱効率が悪い領域でエンジン
が作動することを防止できる。従つて、本発明で
は、制御パターンθs（N1）を固定せずに、逐次修
正していく方法が採用している。 〔実施例〕 この際、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、制御パターン修正の
信頼性を高めている。 以下図面を参照して、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方法が採用され
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、該自動変速機
１２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１０
Ｇ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１０
Ｈ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２４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１
０Ｃ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２８と、前記パワータービン１０Ｅの出力
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
シヨンメータとアンプからなるVN角度検出器３
２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
た制御プログラム及び故障診断のプログラムを記
憶しているリードオンメモリ（以下ROMと称す
る）４６Ａと、該ROM４６Ａ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ランダム
アクセスメモリ（以下RAMと称する）４６Ｃ
と、水晶振動子４６Ｄ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４６Ｅ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、から主に構成され
ている。マイクロコンピユータ４６は、エンジン
キイスイツチの投入により作動開始する安定化電
源回路（図示省略）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ミリ秒で繰返して、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、前記設定制御パターンθs
（N1）は固定せずに逐次修正していく必要がある
為、該設定制御パターンθs（N1）が前記RAM４
６Ｃ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、RAM４６Ｃの中に、１
番目からｉ＋５番目までのデータを、GG回転数
N1（％）とVN角度θvn（゜）で与えることができ
る。なお、ここでは、VNの全開度はθvn＝30゜、
全閉時はθvn＝−30゜とした場合の例を示してい
る。
動部制御方法に係り、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方法
に関する。 〔従来技術〕 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は、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に、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よい。 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が
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（以下設定制御パターン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を設
定制御パターンθs（N1）から求めて、その角度に
なるように、VNを制御すればよい。 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、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は、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がその設定値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FMG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、前記第１図の線分ABから線
分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、設定制御パターン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、設定制御パターン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、設定制御パターン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になつているので、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り、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、精度要良くタービン入
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、その設定値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。 〔発明の目的〕 本発明は、前記従来の問題点を解決するべくな
されたもので、制御パターン修正の信頼性を高め
て、大気条件やエンジン性能が変化した場合も、
タービン温度を精度良く制御することができ、従
つて、常にエンジンを熱効率の良いところで運転
することができると共に、過温度によるエンジン
破損を防止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方法を提供することを目
的とする。 〔発明の構成〕 本発明は、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
御方法において、第４図にその要旨を示す如く、
タービン温度が設定値と一定したいるか否かを判
定し、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
け変更することにより、前記制御パターンを修正
することによつて、前記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、大気条件やエンジン性能が
変化して、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、修正量が除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
の信頼性を高めて、大気条件やエンジン性能が変
化した時でも、タービン温度を精度良く制御する
ことができ、従つて、エンジンを熱効率の良いと
ころで運転することができる。 即ち、前出第３図で説明したように、設定制御
パターンθs（N1）を用いてVN角度を制御してい
る場合に、大気条件やエンジン性能の変化によ
り、タービン入口温度T4がその設定値T4setとな
る制御パターンがθs（N1）からずれてθs′（N1）に
なつた時は、タービン入口温度T4の制御精度が
悪化してしまう。これに対して、タービン入口温
度T4が設定値T4setになる制御パターンが
θs′（N1）となつた時に、第５図に示す如く、制御
パターンをθs（N1）の代りにθs′（N1）とすること
ができれば、例えば、点Ｉからエンジンを加速す
る場合、線分INHと加速して、タービン入口温
度T4を設定値T4setに精度良く制御することがで
きる。従つて、大気条件やエンジン性能が変化し
た場合に、制御パターンθs（N1）を修正して
θs′（N1）とすることにより、タービン入口温度を
精度よく制御することができ、過温度によるエン
ジンの破損や設定値T4setよりもタービン入口温
度T4が低くなり、熱効率が悪い領域でエンジン
が作動することを防止できる。従つて、本発明で
は、制御パターンθs（N1）を固定せずに、逐次修
正していく方法が採用している。 〔実施例〕 この際、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、制御パターン修正の
信頼性を高めている。 以下図面を参照して、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方法が採用され
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、該自動変速機
１２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１０
Ｇ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１０
Ｈ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２４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１
０Ｃ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２８と、前記パワータービン１０Ｅの出力
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
シヨンメータとアンプからなるVN角度検出器３
２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
た制御プログラム及び故障診断のプログラムを記
憶しているリードオンメモリ（以下ROMと称す
る）４６Ａと、該ROM４６Ａ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ランダム
アクセスメモリ（以下RAMと称する）４６Ｃ
と、水晶振動子４６Ｄ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４６Ｅ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、から主に構成され
ている。マイクロコンピユータ４６は、エンジン
キイスイツチの投入により作動開始する安定化電
源回路（図示省略）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ミリ秒で繰返して、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、前記設定制御パターンθs
（N1）は固定せずに逐次修正していく必要がある
為、該設定制御パターンθs（N1）が前記RAM４
６Ｃ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、RAM４６Ｃの中に、１
番目からｉ＋５番目までのデータを、GG回転数
N1（％）とVN角度θvn（゜）で与えることができ
る。なお、ここでは、VNの全開度はθvn＝30゜、
全閉時はθvn＝−30゜とした場合の例を示してい
る。
【表】
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て、大気条件やエンジン
性能が変化した場合にも、タービン温度を精度よ
く制御することができる。従つて、常にエンジン
を熱効率の良い作動状態で運転することができる
と共に、過温度によるエンジン破損を防止するこ
とができるという優れた効果を有する。
ーン修正の信頼性を高めて、大気条件やエンジン
性能が変化した場合にも、タービン温度を精度よ
く制御することができる。従つて、常にエンジン
を熱効率の良い作動状態で運転することができる
と共に、過温度によるエンジン破損を防止するこ
とができるという優れた効果を有する。
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方法の要旨を
示す流れ図、第５図は、本発明の原理を説明する
為の、加速時のGG回転数とVN角度の関係の例
を示す線図、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、前記第１２図に示される手順
を更に詳細に示す流れ図、第１４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修正す
る手順で行われる、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１５図は、同じく、
比較例としての第２の修正方法の原理を示す線
図、第１６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１７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実施例の構成を示すブロツ
ク線図、第１８図は、前記第２実施例のマイクロ
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１９図は、前記流れ図における
VIGV角度を制御する為の手順を詳細に示す流れ
図、第２０図は、前記第２実施例におけるVIGV
角度の制御パターンの例を示す線図である。 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）…設定制御パターン、αs…VN角度指令、
βs…VIGV角度指令値、１０…ガスタービンエン
ジン、１０Ａ…コンプレツサ、１０Ｂ…コンプレ
ツサタービン、１０Ｄ…可変ノズル（VN）、１
０Ｊ…可変インレツトガイドベーン（VIGV）、
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、４２
…VN制御用アクチユエータ、４６…マイクロコ
ンピユータ、５０…VIGV制御用アクチユエー
タ。
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方法の要旨を
示す流れ図、第５図は、本発明の原理を説明する
為の、加速時のGG回転数とVN角度の関係の例
を示す線図、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、前記第１２図に示される手順
を更に詳細に示す流れ図、第１４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修正す
る手順で行われる、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１５図は、同じく、
比較例としての第２の修正方法の原理を示す線
図、第１６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１７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実施例の構成を示すブロツ
ク線図、第１８図は、前記第２実施例のマイクロ
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１９図は、前記流れ図における
VIGV角度を制御する為の手順を詳細に示す流れ
図、第２０図は、前記第２実施例におけるVIGV
角度の制御パターンの例を示す線図である。 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）…設定制御パターン、αs…VN角度指令、
βs…VIGV角度指令値、１０…ガスタービンエン
ジン、１０Ａ…コンプレツサ、１０Ｂ…コンプレ
ツサタービン、１０Ｄ…可変ノズル（VN）、１
０Ｊ…可変インレツトガイドベーン（VIGV）、
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、４２
…VN制御用アクチユエータ、４６…マイクロコ
ンピユータ、５０…VIGV制御用アクチユエー
タ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 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方法に
おいて、 タービン温度が設定値と一致しているか否かを
判定し、 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変更す
ることにより、前記制御パターンを修正すること
を特徴とする電子制御ガスタービンエンジンの可
動部制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15554483A JPS6047824A (ja) | 1983-08-25 | 1983-08-25 | 電子制御ガスタ−ビンエンジンの可動部制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15554483A JPS6047824A (ja) | 1983-08-25 | 1983-08-25 | 電子制御ガスタ−ビンエンジンの可動部制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6047824A JPS6047824A (ja) | 1985-03-15 |
| JPH0575891B2 true JPH0575891B2 (ja) | 1993-10-21 |
Family
ID=15608373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15554483A Granted JPS6047824A (ja) | 1983-08-25 | 1983-08-25 | 電子制御ガスタ−ビンエンジンの可動部制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047824A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4270176B2 (ja) * | 2005-07-14 | 2009-05-27 | トヨタ自動車株式会社 | 飛翔機の制御装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51111518A (en) * | 1975-03-28 | 1976-10-01 | Hitachi Ltd | Controlling method of gas turbine |
| GB1597129A (en) * | 1976-12-20 | 1981-09-03 | Gen Electric | Gas turbine engine control system |
| JPS5735157A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-25 | Nippon Denso Co Ltd | Ignition timing control system for internal combustion engine |
-
1983
- 1983-08-25 JP JP15554483A patent/JPS6047824A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6047824A (ja) | 1985-03-15 |
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