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JPH0580580B2 - - Google Patents
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JPH0580580B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0580580B2
JPH0580580B2 JP58156043A JP15604383A JPH0580580B2 JP H0580580 B2 JPH0580580 B2 JP H0580580B2 JP 58156043 A JP58156043 A JP 58156043A JP 15604383 A JP15604383 A JP 15604383A JP H0580580 B2 JPH0580580 B2 JP H0580580B2
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JP
Japan
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control pattern
atmospheric conditions
set value
angle
temperature
Prior art date
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JP58156043A
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Japanese (ja)
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JPS6047825A (en
Inventor
Atsushi Watanabe
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP15604383A priority Critical patent/JPS6047825A/en
Publication of JPS6047825A publication Critical patent/JPS6047825A/en
Publication of JPH0580580B2 publication Critical patent/JPH0580580B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/48Control of fuel supply conjointly with another control of the plant
    • F02C9/50Control of fuel supply conjointly with another control of the plant with control of working fluid flow
    • F02C9/54Control 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

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

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。
The present invention relates to a method for controlling moving parts of an electronically controlled gas turbine engine, and in particular, according to at least the gas generator rotation speed, suitable for application to a gas turbine engine used in a vehicle such as an automobile.
The present invention relates to a method for controlling the movable parts of an electronically controlled gas turbine engine, in which the angle of a variable nozzle or variable inlet guide vane is controlled using a preset control pattern so that the turbine temperature reaches a set value.

【従来技術】[Prior art]

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、
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
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、前出第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。 前記のような問題点を解消するべく、VN又は
VIGVの制御パターンを、大気温度、大気圧、エ
ンジン性能等の変化に応じて修正して、精度の高
いタービン入口温度T4或いはタービン出口温度
T6の制御を行なうことが考えられる。 しかしながら、例えばトンネル通過時のように
大気温度が急激に変化すると、VN又はVIGVの
制御パターンの修正が遅れ、最適な制御ができな
い恐れがあつた。
In recent years, attempts have been made to use gas turbine engines in automobiles for the purpose of diversifying vehicle fuels, particularly automobile fuels. In this gas turbine engine, in order to generate output that is stable and sometimes changes quickly depending on the accelerator operation,
The fuel flow rate supplied to the combustor and the output of the compressor turbine constituting the gas generator (hereinafter referred to as GG) should be adjusted so that the operating points of all engine components are within acceptable ranges and preferably at optimal positions. The movable parts such as the angle of the variable nozzle (hereinafter referred to as VN) installed on the side and the angle of the variable inlet guide vane (hereinafter referred to as VIGV) installed on the inlet side of the compressor, which also constitutes the GG, are constantly adjusted. need to be controlled. Therefore, for example, GG
Using a preset control pattern according to the rotation speed, the turbine inlet temperature is set to the set value.
One possibility is to control the VN angle. FIG. 1 shows the principle of VN angle control as described above applied to a two-shaft gas turbine engine. In the figure, the horizontal axis represents the GG rotation speed N 1 and its rated rotation speed (from tens of thousands of rpm to 100,000 rpm for a normal engine).
RPM) is 100%, and the idling speed is, for example, 50%.
becomes. Further, the vertical axis indicates the VN angle θvn, and it is assumed that the angle increases as it goes upward in the figure. Generally, if the GG rotational speed N 1 is constant, the closer the VN angle θvn is, the higher the turbine inlet temperature T 4 and the turbine outlet temperature T 6 will be, and the thermal efficiency of the engine will be improved. However, the turbine inlet temperature T 4 and the turbine outlet temperature T 6 have upper limits depending on the material of the turbine and the like. Now, the upper limit or set value of the turbine inlet temperature T 4
An example of controlling the engine to operate with T 4 set will be explained. In addition, the setting value T 4 set,
Here, in order to simplify the explanation, it is assumed to be a constant value, but in reality, the GG rotation speed is as shown in the following formula.
It may be a function such as N 1 . T 4 set = f (N 1 ) ...... (1) When the atmospheric conditions are fixed, for example, when the temperature is 15°C and 1 atmosphere, the turbine inlet temperature T 4 becomes the set value T 4 set.
VN angle θvn is, if the engine is in steady state,
For example, the line segment AB shown in FIG. Also, when the engine is idling, it is better to keep the VN angle θvn open because the fuel flow rate is smaller, so when the idling speed is less than 50%, the VN angle θvn is set as shown by the line segment EF. Fully open. In the end, the optimal VN angle θvn that allows the engine to operate thermally efficiently in a steady state according to the GG rotation speed N 1 is the line segment FECAB
It will be as shown in Of course, GG rotation speed N 1 is A
In a region smaller than the point, the turbine inlet temperature T 4 is lower than the set value T 4 set. From the above, in the engine controller,
The line segment FECAB in Figure 1 (hereinafter the setting control pattern θs
(N 1 )) is given, and when the GG rotation speed N 1 is determined, the optimal VN angle θvn at that time is determined from the set control pattern θs (N 1 ), and the angle is set to that angle. All you have to do is control the VN. Furthermore, when the engine is accelerated, the VN angle θvn changes along the line segment FMG, as shown in FIG. In FIG. 2, line segment FG is a portion of line segment AB in FIG. Further, N 1 set is a set value of the GG rotation speed controlled by the accelerator pedal. Therefore, the GG rotation speed changes following the set value N 1 set. Now, on point F, both the GG rotation speed N 1 and its set value N 1 set are in a steady state of N 1 i,
The engine was running at the set temperature T 4 set, but the next moment the accelerator pedal was pressed,
The setting value of GG rotation speed is N 1 set (>
Suppose that N 1 i). At this time, the engine controller increases the fuel flow rate so that the GG rotation speed N 1 i is equal to its set value N 1 set, and at the same time VN
Since the angle θvn is controlled according to a preset acceleration control pattern, the engine accelerates following the line segment FMG. Then, GG rotation speed N 1 is the set value
When N 1 set is reached, the VN angle θvn is controlled to be at point θs (N 1 set) on the set control pattern, that is, to operate at point G. On the other hand, for example, when the atmospheric temperature changes and the atmospheric conditions change, the VN angle θvn at which the turbine inlet temperature T 4 becomes the set value T 4 set changes from the line segment AB in FIG. 1 to the line segment CD. Along with this, the VN angle θvn at which the turbine inlet temperature T 4 becomes its set value T 4 set is
As shown in FIG. 3, it is assumed that θs(N 1 ) changes to θs'(N 1 ). At this time, when the engine is operated on the line segment FGJ, that is, when it is operated on the set control pattern θs (N 1 ), the turbine inlet temperature T 4 is equal to its set value.
T 4 sets or more may result in engine damage. Figure 3 shows a situation where θs'(N 1 ) > θs(N 1 ), but of course, due to changes in atmospheric conditions and engine performance, θs'(N 1 ) < θs(N 1 ) may occur. be.
In this case, when the engine is operated according to the set control pattern θs (N 1 ), the turbine inlet temperature T 4 becomes lower than the set value T 4 set, and the engine is used in a place with poor thermal efficiency. In this way, the turbine inlet temperature T 4 is the set value
The operating line that becomes T 4 set is the set control pattern θs
(N 1 ), that is, when it deviates from the line segment FGJ, it is necessary to correct it and operate the engine at the temperature of the set value T 4 set. Therefore, from point F to point G in Figure 3
When accelerating to , the turbine inlet temperature T 4 reaches the set value
Since the T 4 set is not used, the turbine inlet temperature T 4
Feedback control of turbine inlet temperature
If the VN angle is opened so that T 4 becomes the set value T 4 set, it will move from point G to point H. Then, at point H, it is operated at a temperature of set value T 4 set. Next, if you step on the accelerator pedal from this state and the set value of GG rotation speed N 1 set becomes N 1 ′set,
The engine accelerates from point H to point J. Then,
In the same way as when moving from point G to point H, by feedback control of the turbine inlet temperature T4 , point J is
Move from to point K. In this way, by performing feedback control of the turbine inlet temperature T 4 , the set value T 4 set
It is conceivable to control the turbine inlet temperature T 4 to a certain degree close to the set value T 4 set with high accuracy, as can be seen from the fact that the turbine is operated at points G and J. The problem was that it could not be done. In the above explanation, the turbine inlet temperature
The explanation uses the case of controlling T 4 as an example, but
Similar problems occur even when the turbine outlet temperature T 6 is used instead of the turbine inlet temperature T 4 . Of course, in the control using this turbine outlet temperature T 6 , the VN angle θvn that becomes the set value T 6 set is given by a function of both the GG rotation speed N 1 and the output shaft rotation speed N 3 . In order to solve the above problems, VN or
By modifying the VIGV control pattern according to changes in atmospheric temperature, atmospheric pressure, engine performance, etc., highly accurate turbine inlet temperature T4 or turbine outlet temperature can be achieved.
It is conceivable to control T 6 . However, if the atmospheric temperature changes suddenly, such as when passing through a tunnel, for example, correction of the VN or VIGV control pattern may be delayed, and there is a risk that optimal control may not be achieved.

【発明の目的】[Purpose of the invention]

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、大気温度や大気圧等の大気条件が
急激に変化した場合であつても、最適な制御パタ
ーンを迅速に得ると共に、エンジン性能の変化に
応じた制御パターンの修正を的確に行うことがで
き、従つて、タービン温度を精度良く制御して、
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の破壊
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。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and even when atmospheric conditions such as atmospheric temperature and atmospheric pressure change rapidly, an optimal control pattern can be quickly obtained, and engine performance can be improved. It is possible to accurately modify the control pattern in response to changes in the temperature of the turbine.
An object of the present invention is to provide a method for controlling the movable parts of an electronically controlled gas turbine engine, which allows the engine to be operated at high thermal efficiency at all times and prevents the engine from being destroyed due to overtemperature.

【発明の構成】[Structure of the invention]

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、
大気条件を検知し、該大気条件に応じて、基準の
大気条件における制御パターンを変化させて補正
すると共に、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、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に応じて、
大気条件の変化による影響分を除いた上で、前記
基準の大気条件における制御パターンを修正する
ことにより、前記目的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記制御パターン
を、基準の大気条件における制御パターン上のデ
ータに、大気条件に応じて変化する設定値を加減
することによつて補正するようにして、制御パタ
ーンが大気条件に応じて容易に変化できるように
したものである。 又、本発明の他の実施例態様は、前記基準の大
気条件における制御パターンを、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、修正するようにして、制御パターン修正の信
頼性を高めたものである。
The present invention provides an electronic control system that controls the angle of a variable nozzle or variable inlet guide vane so that the turbine temperature reaches a set value using a preset control pattern depending on at least the rotational speed of a gas generator. In the method for controlling the moving parts of a gas turbine engine, as shown in FIG.
The atmospheric conditions are detected, and the control pattern under the standard atmospheric conditions is changed and corrected according to the atmospheric conditions, and it is determined whether the turbine temperature matches the set value. When they do not match, the angle of the variable nozzle or variable inlet guide vane is changed, and when the turbine temperature matches the set value, according to the angle of the variable nozzle or variable inlet guide vane at that time,
The above objective is achieved by correcting the control pattern under the standard atmospheric conditions after removing the influence due to changes in atmospheric conditions. Further, in an embodiment of the present invention, the control pattern is corrected by adding or subtracting a setting value that changes depending on the atmospheric condition to the data on the control pattern under the reference atmospheric condition. can be easily changed according to atmospheric conditions. Further, in another embodiment of the present invention, the control pattern under the reference atmospheric conditions is adapted to the gas generator rotation speed so that the farther the data is from the gas generator rotation speed at the time of correction, the smaller the correction amount becomes. The reliability of control pattern correction is improved by weighting and changing the data to be corrected.

【発明の作用】 本発明においては、大気条件に応じて制御パタ
ーンを補正するようにしたので、変化の時間的割
合が早い大気温度や大気圧等の大気条件の変化に
応じて、制御パターンが迅速に補正され、従つ
て、大気条件に応じた適切な制御を迅速に行なう
ことができる。これにより、エンジンのタービン
入口温度或いはタービン出口温度を精度良く制御
して、エンジンを熱効率の良いところで運転する
と共に、過温度によるエンジン破壊が防止され
る。更に、タービン温度が設定値と一致していな
い時は、VN又はVIGNの角度を変化させ、ター
ビン温度が設定値と一致した時は、その時のVN
又はVIGVの角度に応じて、、大気条件の変化に
よる影響分を除いた上で、基準の大気条件におけ
る制御パターンを修正するようにしたので、比較
的変化の時間的割合が遅いエンジン性能の変化に
応じて、制御パターンが的確に修正される。 即ち、大気温度が基準温度、例えば0℃の時
に、定常状態でタービン入口温度T4が最大許容
温度T4setになるVN角度θvnと、GG回転数N1
の関係を表わした基準制御パターンθs(N1)は、
第5図に実線で示す如くとなる。従つて、大気温
度が0℃の時は、この基準制御パターンθs(N1
上でエンジンを運転することが、エンジンを熱効
率の良い点で運転することに相当する。この大気
温度において、エンジンを加速して、GG回転数
N1iをアクセルペダルで設定される設定値N1set
まで増加する場合は、第5図の線分GMFと作動
させれば良い。しかしながら、大気温度や大気圧
の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が設定値T4setとなるVNの制御パ
ターンは、第5図に実線で示された基準制御パタ
ーンθs(N1)からずれる。例えば大気温度が30℃
となると、最適な制御パターンは、第5図に破線
で示す制御パターンθs′(N1)となる。従つて、例
えば前記基準制御パターンθs(N1)をエンジン運
転状態に応じて逐次修正してゆくことが考えられ
るが、大気温度や大気圧等の大気条件変化によつ
て生じた基準制御パターンθs(N1)の修正を、エ
ンジンの性能変化によつて生じた基準制御パター
ンθs(N1)の修正と同様に行なうことは、両者の
時間的変化の割合が大幅に異なり、例えば、大気
温度はトンネルを通過する時のように急激に変化
することがあることを考慮すると、不都合であ
る。従つて、本発明では、基準となる大気温度に
対応するVNの基準制御パターンθs(N1)を記憶
しておき、大気温度の変化による基準制御パター
ンθs(N1)の変化分は、大気条件の変化に合わせ
て迅速に変化させるのみで、基準制御パターンθs
(N1)自体は修正せず、エンジン性能等の変化の
みに応じて、基準制御パターンθs(N1)の修正を
行なうようにしたものである。
[Operation of the invention] In the present invention, the control pattern is corrected according to atmospheric conditions, so the control pattern can be adjusted according to changes in atmospheric conditions such as atmospheric temperature and atmospheric pressure, which change quickly in time. It is quickly corrected, and therefore appropriate control can be quickly performed depending on the atmospheric conditions. As a result, the turbine inlet temperature or turbine outlet temperature of the engine can be controlled with high accuracy, the engine can be operated at a high thermal efficiency, and engine damage due to overtemperature can be prevented. Furthermore, when the turbine temperature does not match the set value, change the VN or VIGN angle, and when the turbine temperature matches the set value, change the VN at that time.
Or, depending on the angle of VIGV, the control pattern under standard atmospheric conditions is modified after removing the influence due to changes in atmospheric conditions, so changes in engine performance that change at a relatively slow time rate can be avoided. The control pattern is corrected accordingly. That is, when the atmospheric temperature is a reference temperature, for example 0°C, the reference control pattern represents the relationship between the VN angle θvn at which the turbine inlet temperature T 4 becomes the maximum allowable temperature T 4 set in a steady state and the GG rotation speed N 1 . θs(N 1 ) is
The result is as shown by the solid line in FIG. Therefore, when the atmospheric temperature is 0°C, this standard control pattern θs (N 1 )
Operating the engine at this point corresponds to operating the engine at a high thermal efficiency. At this atmospheric temperature, accelerate the engine to reach GG rpm.
N 1 i is the set value set by the accelerator pedal N 1 set
If it increases up to 100, it is sufficient to operate with the line segment GMF in Fig. 5. However, due to changes in atmospheric conditions such as atmospheric temperature and pressure and engine performance, the VN control pattern in which the turbine inlet temperature T 4 becomes the set value T 4 set is the standard control pattern θs (shown by the solid line in FIG. 5). N1 ). For example, the atmospheric temperature is 30℃
Then, the optimal control pattern is the control pattern θs'(N 1 ) shown by the broken line in FIG. Therefore, for example, it is conceivable that the standard control pattern θs (N 1 ) is successively modified according to the engine operating state, but the standard control pattern θs caused by changes in atmospheric conditions such as atmospheric temperature and atmospheric pressure (N 1 ) in the same way as the reference control pattern θs (N 1 ) caused by changes in engine performance. This is inconvenient considering that the current may change rapidly, such as when passing through a tunnel. Therefore, in the present invention, the reference control pattern θs (N 1 ) of VN corresponding to the reference atmospheric temperature is stored, and the change in the reference control pattern θs (N 1 ) due to the change in atmospheric temperature is By simply changing the standard control pattern θs in response to changes in conditions,
(N 1 ) itself is not modified, but the reference control pattern θs (N 1 ) is modified only in response to changes in engine performance, etc.

【実施例】【Example】

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数歯
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
B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AT
12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リメモリ(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。この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、シフト置Spの制御指令を発生し
ている。 本発明においては、前記基準制御パターンθs
(N1)は固定せずに逐次修正していく必要がある
為、該基準制御パターン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の全開時はθvn=30゜、
全閉時はθvn=−30゜とした場合の例を示してい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an automobile gas turbine engine in which a method for controlling moving parts of an electronically controlled gas turbine engine according to the present invention is adopted will be described in detail with reference to the drawings. The first embodiment of the present invention is an application of the present invention to the control of the VN angle of a two-shaft gas turbine engine, and as shown in FIG. Consists of compressor turbine 10B for
GG, a combustor 10C for supplying combustion gas to the compressor turbine 10B, and a VN in which control according to the present invention is performed to control the flow rate of combustion gas discharged from the compressor turbine 10B.
10D, a power turbine 10E to which the combustion gas that has passed through the VN 10D is supplied, and a heat exchanger for heating the intake air that is supplied to the combustor 10C via the compressor 10A with the gas that has passed through the power turbine 10E. A gas turbine engine 10 consisting of reduction gears 10G and 10H for reducing the rotation of the output shaft of the power turbine 10E, and the rotation of the power turbine 10E reduced by the reduction gears 10G and 10H,
An automatic transmission (hereinafter referred to as AT) 12 for changing gears according to the driving condition of the automobile, a differential gear device 14 for transmitting the rotation of the output shaft of the automatic transmission 12 to the left and right wheels 16, and an accelerator. Output according to the amount of depression of the pedal 18, that is, the set value of GG rotation speed
an accelerator sensor 20 whose N 1 set changes; the compressor 10A; and the compressor turbine 10.
A GG rotation speed detector 22 that generates an output proportional to the rotation speed N1 of the GG consisting of B, and the reduction gear 10
The rotation speed of H, that is, the rotation speed of the engine output shaft N 3
an engine output shaft rotation speed detector 24 that generates an output proportional to the output pressure CDP, a CDP detector 26 consisting of a pressure sensor and an amplifier that generates an output proportional to the outlet pressure CDP of the compressor 10A, and the heat exchanger Air side outlet temperature of 10F, i.e. combustor 1
A combustion air temperature detector 28 consisting of a thermocouple and an amplifier is configured to generate an output proportional to the inlet air temperature T35 of 0C, and an output proportional to the outlet temperature of the power turbine 10E, that is, the turbine outlet temperature T6. The turbine outlet temperature detector 30, which also consists of a thermocouple and an amplifier, and the VN10D
VN angle detector 32 consisting of a potentiometer and an amplifier to generate an output proportional to the angle αf of
and to generate an output proportional to the atmospheric temperature T 0 ,
Atmospheric temperature detector 33 consisting of a thermistor or platinum resistor and amplifier, and the shift position of the AT12
A shift position detector 34 that generates an output proportional to Spi, the GG rotation speed setting value N 1 set, and the GG rotation speed.
Analog signals such as N 1 i, engine output shaft rotation speed N 3 i, compressor outlet pressure CDP, combustor inlet temperature T 35 , turbine outlet temperature T 6 , VN angle αf, and atmospheric temperature T 0 are converted into digital signals in sequence. An analog-to-digital converter (hereinafter referred to as A/D converter) 36 for the purpose of converting digital signals to digital signals input from the A/D converter 36, shift position detector 34, etc. according to a predetermined control program. is processed by software and controlled by metering valve 38,
The fuel flow rate Gf supplied from the fuel tank 40 to the combustor 10C, the VN angle command value αs controlled by the VN control actuator 42, and the AT controlled by the AT control actuator 44.
A microcomputer 46 for controlling the shift position Sp of 12, etc. As shown in detail in FIG. 7, the GG rotational speed detector 22 includes a rotating gear 22A made of a magnetic material that interlocks with the rotation of the GG, and an alternating current with a frequency proportional to the GG rotational speed N 1 to detect the rotation of the rotating gear 22A. An electromagnetic pickup 22B for extracting signals, an amplifier 22C for amplifying the output of the electromagnetic pickup 22B and shaping it into a rectangular wave, and a frequency for converting the output of the amplifier 22C into an analog voltage signal and outputting it.
It is composed of a voltage conversion circuit 22D. As shown in detail in FIG. 8, the microcomputer 46 inputs the fuel flow rate Gf, the VN angle command value αs,
A read-only memory (hereinafter referred to as ROM) 46A stores a control program that defines calculation procedures for controlling the shift position Sp, etc. and a program for fault diagnosis, and the control programs stored in the ROM 46A are sequentially called. , a central processing unit (hereinafter referred to as
A random access memory (hereinafter referred to as RAM) 46C that stores various data related to the arithmetic processing of the CPU 46B and the arithmetic results of the CPU 46B, and can be called by the CPU 46B when the data is needed.
, a clock generation circuit 46E that includes a crystal oscillator 46D and generates reference clock pulses for the various calculations, and an input/output port (hereinafter referred to as (referred to as I/F) 46G, and the above
According to the calculation result of CPU46B, fuel flow rate Gf,
It mainly consists of an I/F 46H for outputting control signals such as the VN angle command value αs and the shift position Sp. This microcomputer 46 is activated by receiving a stabilized voltage from a stabilized power supply circuit (not shown) that starts operating when the engine key switch is turned on, and repeats predetermined arithmetic processing at a set cycle of, for example, 50 milliseconds. Therefore, the fuel flow rate Gf, VN
It generates control commands for angle command value αs and shift position Sp. In the present invention, the reference control pattern θs
(N 1 ) needs to be corrected sequentially without being fixed, so the standard control pattern θs'(N 1 ) is
6C, and there are two possible ways to do this: one is to give it as coordinates, and the other is to give it as a function. For example, when giving coordinates, as shown in Figure 9 and Table 1 below, 1
The data from th to i+5th is GG rotation number.
It can be given by N 1 (%) and VN angle θvn (°). In addition, here, when VN is fully open, θvn=30°,
An example is shown in which θvn = -30° when fully closed.

【表】【table】

【表】 ・ ・ ・
・ ・ ・
・ ・ ・
【table】 · · ·
・ ・ ・
・ ・ ・

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、 大気条件を検知し、 該大気条件に応じて、基準の大気条件における
制御パターンを変化させて補正すると共に、 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、 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
角度に応じて、大気条件の変化による影響分を除
いた上で、前記基準の大気条件における制御パタ
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。 2 前記制御パターンを、基準の大気条件におけ
る制御パターン上のデータに、大気条件に応じて
変化する設定値を加減することによつて補正する
ようにした特許請求の範囲第1項記載の電子制御
ガスタービンエンジンの可動部制御方法。 3 前記基準の大気条件における制御パターン
を、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て変
更することにより、修正するようにした特許請求
の範囲第1項記載の電子制御ガスタービンエンジ
ンの可動部制御方法。
[Scope of Claims] 1. The angle of the variable nozzle or the variable inlet guide vane is controlled using a preset control pattern according to at least the rotational speed of the gas generator so that the turbine temperature becomes a set value. A method for controlling moving parts of an electronically controlled gas turbine engine includes detecting atmospheric conditions, changing and correcting a control pattern under standard atmospheric conditions according to the atmospheric conditions, and adjusting the turbine temperature to match a set value. If the turbine temperature does not match the set value,
When the angle of the variable nozzle or variable inlet guide vane is changed and the turbine temperature matches the set value, the influence due to changes in atmospheric conditions is removed according to the angle of the variable nozzle or variable inlet guide vane at that time. A method for controlling a movable part of an electronically controlled gas turbine engine, characterized in that the control pattern under the reference atmospheric conditions is then modified. 2. The electronic control according to claim 1, wherein the control pattern is corrected by adding or subtracting a set value that changes according to atmospheric conditions to data on the control pattern under standard atmospheric conditions. A method for controlling moving parts of a gas turbine engine. 3. Modify the control pattern under the standard atmospheric conditions by weighting and changing the data corresponding to the gas generator rotation speed so that the farther the data is from the gas generator rotation speed at the time of correction, the smaller the correction amount becomes. A method for controlling a movable part of an electronically controlled gas turbine engine according to claim 1.
JP15604383A 1983-08-26 1983-08-26 Movable-part controlling method for electronically controlled gas-turbine engine Granted JPS6047825A (en)

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JPS5735157A (en) * 1980-08-08 1982-02-25 Nippon Denso Co Ltd Ignition timing control system for internal combustion engine

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