JPH073188B2 - Variable nozzle control device for gas turbine - Google Patents
Variable nozzle control device for gas turbineInfo
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- JPH073188B2 JPH073188B2 JP8123387A JP8123387A JPH073188B2 JP H073188 B2 JPH073188 B2 JP H073188B2 JP 8123387 A JP8123387 A JP 8123387A JP 8123387 A JP8123387 A JP 8123387A JP H073188 B2 JPH073188 B2 JP H073188B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車等の車両に用いられるガスター
ビンに関し、より詳しくは可変ノズルを制御する装置に
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas turbine used in a vehicle such as an automobile, and more particularly to a device for controlling a variable nozzle.
この種のガスタービンにおいて、コンプレッサタービン
およびパワータービンの間に配設される可変ノズルは、
特開昭60−47824号公報に記載されているように、安定
性かつ応答性の良い運転を確保すべく角度の制御が行な
われる。すなわち可変ノズルの角度はエンジンの熱効率
が極力高くなるように制御される。さて、コンプレッサ
タービン入口温度T4およびパワータービン出口温度T6が
高いほど、エンジンの熱効率は高くなるが、タービンの
材料等により、これらの温度T4,T6には上限がある。し
たがって従来、コンプレッサタービン入口温度T4あるい
はパワータービン出口温度T6は、上限値あるいは設定値
に近づくように制御されており、ここで、パワータービ
ン出口温度T6の設定値はコンプレッサ回転数N1と出力軸
回転数N3に応じて定められるが、コンプレッサタービン
入口温度T4の設定値はコンプレッサ回転数N1のみに応じ
て定められている。In this type of gas turbine, the variable nozzle arranged between the compressor turbine and the power turbine is
As described in JP-A-60-47824, the angle control is performed in order to ensure stable and responsive driving. That is, the angle of the variable nozzle is controlled so that the thermal efficiency of the engine is maximized. Now, as the compressor turbine inlet temperature T 4 and the power turbine outlet temperature T 6 are higher, the thermal efficiency of the engine is higher, but these temperatures T 4 and T 6 have upper limits due to the material of the turbine and the like. Therefore, conventionally, the compressor turbine inlet temperature T 4 or the power turbine outlet temperature T 6 is controlled so as to approach the upper limit value or the set value, where the set value of the power turbine outlet temperature T 6 is the compressor speed N 1 and it is determined in accordance with the output shaft speed N 3, the set value of the compressor turbine inlet temperature T 4 are determined in accordance with only the compressor rotational speed N 1.
ところが本発明者の考案によると、第5図に示されるよ
うに、コンプレッサタービン入口温度T4の上限値はコン
プレッサ回転数N1だけでなく出力軸回転数N3によっても
変化する。すなわち可変ノズルの角度をコンプレッサ回
転数N1のみにより制御すると、エンジンの熱効率は必ず
しも最高のものにはならず、エンジン性能が充分高めら
れないという問題があった。However, according to the inventor's invention, as shown in FIG. 5, the upper limit value of the compressor turbine inlet temperature T 4 changes not only with the compressor rotation speed N 1 but also with the output shaft rotation speed N 3 . That is, if the angle of the variable nozzle is controlled only by the compressor rotation speed N 1 , the thermal efficiency of the engine does not always become the highest, and there is a problem that the engine performance cannot be sufficiently enhanced.
本発明は可変ノズルの制御を改善し、エンジンの熱効率
をさらに高めることを目的とする。The present invention aims to improve the control of the variable nozzle and further increase the thermal efficiency of the engine.
本発明は第1図の発明の構成図に示す構成を有し、コン
プレッサタービン102の回転数を検出する第1回転数検
出手段Aと、パワータービン103に連結された出力軸109
の回転数を検出する第2回転数検出手段Bと、コンプレ
ッサタービン102の入口温度を検出する手段Cと、パワ
ータービン103の出口温度を検出する手段Dと、入口温
度または出口温度がコンプレッサタービン103および出
力軸109の各回転数に応じて定まる設定値に近づくよう
可変ノズル106を制御するノズル制御手段Eとを備える
ことを特徴としている。The present invention has the configuration shown in the configuration diagram of the invention of FIG. 1, and includes a first rotation speed detection means A for detecting the rotation speed of the compressor turbine 102, and an output shaft 109 connected to the power turbine 103.
Second rotation speed detection means B for detecting the rotation speed of the compressor turbine 102, means C for detecting the inlet temperature of the compressor turbine 102, means D for detecting the outlet temperature of the power turbine 103, and the inlet temperature or the outlet temperature of the compressor turbine 103. And a nozzle control means E for controlling the variable nozzle 106 so as to approach a set value determined according to each rotation speed of the output shaft 109.
以下図示実施例により本発明を説明する。 The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments.
第2図は本発明の一実施例を適用したガスタービンエン
ジンを示す。ガスタービンエンジン100は電子制御部(E
CU)200により制御されて回転し、この回転は自動変速
機11、差動歯車12を介して車輪13に伝達される。自動変
速機11は、ECU200により制御されるアクチュエータ14に
より切換えられる。FIG. 2 shows a gas turbine engine to which an embodiment of the present invention is applied. The gas turbine engine 100 has an electronic control unit (E
CU) 200 controls and rotates, and this rotation is transmitted to wheels 13 via automatic transmission 11 and differential gear 12. The automatic transmission 11 is switched by the actuator 14 controlled by the ECU 200.
ガスタービンエンジン100は、コンプレッサ101およびコ
ンプレッサタービン102を有するガスゼネレータと、パ
ワータービン103と、相互に噛合する減速歯車104,105
と、可変ノズル106と、燃焼器107と、熱交換器108とを
備える。コンプレッサ101は吸気を圧縮するためのもの
であり、コンプレッサタービン102により回転駆動され
る。コンプレッサタービン102は燃焼器107から燃焼ガス
を供給されて回転する、この燃焼ガスは可変ノズル106
を介してパワータービン103に供給され、このパワータ
ービン103は燃焼ガスの供給状態に応じて回転を制御さ
れる、可変ノズル106はECU200により制御されるアクチ
ュエータ15によって角度調節され、燃焼ガスのパワータ
ービン103への供給状態を変化させる減速歯車104はパワ
ータービン103と同軸的に回転して他の減速歯車105を回
転駆動し、これによりパワータービン103の回転は減速
される。減速歯車105の回転は出力軸109を介して自動変
速機11に伝達される。熱交換器108は、パワータービン1
03からの排出ガスを用いて燃焼器107に供給される吸気
を加熱する。燃焼器107は、燃料タンク16から軽量弁17
を介して燃料を供給され、軽量弁17はECU200により開閉
制御される。The gas turbine engine 100 includes a gas generator having a compressor 101 and a compressor turbine 102, a power turbine 103, and reduction gears 104, 105 meshing with each other.
And a variable nozzle 106, a combustor 107, and a heat exchanger 108. The compressor 101 is for compressing intake air, and is rotationally driven by the compressor turbine 102. The compressor turbine 102 is supplied with combustion gas from a combustor 107 and rotates, and this combustion gas is changed by a variable nozzle 106.
Is supplied to the power turbine 103 via the power turbine 103, the rotation of the power turbine 103 is controlled according to the supply state of the combustion gas, the variable nozzle 106 is adjusted in angle by the actuator 15 controlled by the ECU 200, and the power turbine of the combustion gas is supplied. The reduction gear 104 that changes the supply state to the 103 rotates coaxially with the power turbine 103 to rotationally drive the other reduction gear 105, whereby the rotation of the power turbine 103 is reduced. The rotation of the reduction gear 105 is transmitted to the automatic transmission 11 via the output shaft 109. The heat exchanger 108 is the power turbine 1
The exhaust gas from 03 is used to heat the intake air supplied to the combustor 107. The combustor 107 includes a fuel tank 16 and a light valve 17
The lightweight valve 17 is controlled to be opened and closed by the ECU 200.
ECU200は、マイクロコンピュータを備え、各種の制御プ
ログラム等を記憶するリードオンリメモリ(ROM)201
と、各種のデータ等を記憶するランダムアクセスメモリ
(RAM)202と、制御プログラムに従って演算処理を実行
する中央演算処置装置(CPU)203と、水晶発振子204を
含み各種演算のための基準クロックパルスを発生するク
ロック発生回路205と、後述する各種センサからのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するAD変換器206と、デ
ジタル信号を出力するセンサ、アクチュエータ14,15お
よび軽量弁17が接続される入出力ポート(I/O)207とを
有する。ECU200は、軽量弁17に入力される燃料流量Gf、
アクチュエータ14に入力されるシフト位置Sp、アクチュ
エータ15に入力される可変ノズル角度指令値αsの各制
御指令信号を出力する。The ECU 200 includes a microcomputer, and a read only memory (ROM) 201 that stores various control programs and the like.
A random access memory (RAM) 202 for storing various data and the like, a central processing unit (CPU) 203 for executing arithmetic processing according to a control program, and a reference clock pulse for various arithmetic operations including a crystal oscillator 204. A clock generation circuit 205 that generates a signal, an AD converter 206 that converts an analog signal from various sensors described below into a digital signal, a sensor that outputs a digital signal, an input / output to which the actuators 14 and 15 and the lightweight valve 17 are connected. It has a port (I / O) 207. The ECU 200 has a fuel flow rate G f input to the lightweight valve 17,
Each control command signal of the shift position S p input to the actuator 14 and the variable nozzle angle command value α s input to the actuator 15 is output.
このような制御のため、ECU200には各種のセンサから検
出信号が入力される。アクセルセンサ21はアクセルペダ
ル18の踏込み量に応じた出力信号、すなわちガスゼネレ
ータの回転数の設定値Nlsetに対応した信号を出力す
る。ガスゼネレータ回転数センサ22はコンプレッサおよ
びコンプレッサタービンから成るガスゼネレータの回転
数N1に対応した信号を出力する。エンジン出力軸回転数
センサ23は、減速歯車105すなわちエンジン出力軸109の
回転数N3に対応した信号を出力する。圧力センサ24はコ
ンプレッサ101の出口圧力COPに対応した信号を出力す
る。燃焼用空気温度センサ25はサーモカップルとアンプ
から成り、熱交換器108の出口側温度すなわち燃焼器107
の入口空気温度T35に対応した信号を出力する。タービ
ン入口温度センサ26はサーモカップルとアンプから成
り、コンプレッサタービン102の入口温度T4に対応した
信号を出力する。タービン出口温度センサ27はサーモカ
ップルとアンプから成り、パワータービン103の出口温
度T6に対応した信号を出力する。可変ノズル角度センサ
28はポテンショメータとアンプから成り、可変ノズル10
6の角度αfに対応した信号を出力する。シフト位置セン
サ29は自動変速機11のシフト位置Spに対応した信号を出
力する。For such control, ECU 200 receives detection signals from various sensors. The accelerator sensor 21 outputs an output signal corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 18, that is, a signal corresponding to a set value N 1set of the rotation speed of the gas generator. The gas generator rotation speed sensor 22 outputs a signal corresponding to the rotation speed N 1 of a gas generator including a compressor and a compressor turbine. The engine output shaft rotation speed sensor 23 outputs a signal corresponding to the rotation speed N 3 of the reduction gear 105, that is, the engine output shaft 109. The pressure sensor 24 outputs a signal corresponding to the outlet pressure COP of the compressor 101. The combustion air temperature sensor 25 is composed of a thermocouple and an amplifier.
The signal corresponding to the inlet air temperature T 35 of is output. The turbine inlet temperature sensor 26 comprises a thermocouple and an amplifier, and outputs a signal corresponding to the inlet temperature T 4 of the compressor turbine 102. The turbine outlet temperature sensor 27 includes a thermocouple and an amplifier, and outputs a signal corresponding to the outlet temperature T 6 of the power turbine 103. Variable nozzle angle sensor
28 consists of potentiometer and amplifier, variable nozzle 10
The signal corresponding to the angle α f of 6 is output. The shift position sensor 29 outputs a signal corresponding to the shift position S p of the automatic transmission 11.
ガスゼネレータ回転数センサ22は、第3図に示されるよ
うに、ガスゼネレータの回転に連動する磁性体の歯車22
aの回転を、電磁ピックアップ22bにより検出するように
なっており、ピックアップ22bは、歯車22aの回転をガス
ゼネレータの回転数N1に比例した周波数の交流信号とし
て検出する。この信号はアンプ22cにより増幅されると
ともに矩形波に整形され、この矩形波信号は周波数電圧
変換回路22dによりアナログ電圧信号に変換されてAD変
換器206に入力される。As shown in FIG. 3, the gas generator rotation speed sensor 22 includes a gear 22 made of a magnetic material which is interlocked with the rotation of the gas generator.
The rotation of a is detected by the electromagnetic pickup 22b, and the pickup 22b detects the rotation of the gear 22a as an AC signal having a frequency proportional to the rotation speed N 1 of the gas generator. This signal is amplified by the amplifier 22c and shaped into a rectangular wave, and this rectangular wave signal is converted into an analog voltage signal by the frequency-voltage conversion circuit 22d and input to the AD converter 206.
ECU200は、車両の運転開始時、エンジンキーの投入とと
もに図示しない安定化電源回路から電源を供給されて作
動を開始する。When the vehicle is started, the ECU 200 receives power from a stabilizing power supply circuit (not shown) and starts operating when the engine key is turned on.
第4図はECU200による制御の概略のフローチャートを示
す。ステップ301ではガスゼネレータの回転数設定値N
lset、ガスゼネレータ回転数N1、エンジン出力軸回転数
N3、コンプレッサ出口圧力CDP、燃焼器入口温度T35、コ
ンプレッサタービン入口温度T4、タービン出口温度T6、
可変ノズル角度αf、およびシフト位置Spiの各種信号を
入力する。ステップ302では、ステップ301において入力
された各種信号とRAM202に記憶されているデータから、
エンジンが定常状態にあるか否かを判定する。ステップ
303では、各種信号とRAM202に記憶されているデータか
ら燃料流量Gfを演算し、その結果を出力する。ステップ
304では、各種信号とRAM202に記憶されているデータか
ら可変ノズル角度αsを演算し、その結果を出力する。
そしてステップ305では、シフト位置Spを演算し、その
結果を出力する。最後にステップ306では、各種信号とR
AM202に記憶されているデータを用いて故障診断を行な
う。すなわち、アクセルセンサ21、ガスゼネレータ回転
数センサ22、エンジン出力軸回転数センサ23、圧力セン
サ24、空気温度センサ25、タービン出口温度センサ26、
可変ノズル角度センサ27、シフト位置センサ28、アクチ
ュエータ14,15等が正常に作動しているか否かを判断す
る。ステップ306の終了後、処理は再びステップ301へ戻
り、以下上述した動作を繰返す。FIG. 4 shows a schematic flowchart of control by the ECU 200. In Step 301, the gas generator speed setting N
lset , gas generator speed N 1 , engine output shaft speed
N 3 , compressor outlet pressure CDP, combustor inlet temperature T 35 , compressor turbine inlet temperature T 4 , turbine outlet temperature T 6 ,
Various signals of the variable nozzle angle α f and the shift position S pi are input. In step 302, from the various signals input in step 301 and the data stored in RAM 202,
Determine if the engine is in steady state. Step
At 303, the fuel flow rate G f is calculated from various signals and the data stored in the RAM 202, and the result is output. Step
In 304, the variable nozzle angle α s is calculated from various signals and the data stored in the RAM 202, and the result is output.
Then, in step 305, the shift position S p is calculated and the result is output. Finally, in step 306, various signals and R
A failure diagnosis is performed using the data stored in AM202. That is, the accelerator sensor 21, the gas generator rotation speed sensor 22, the engine output shaft rotation speed sensor 23, the pressure sensor 24, the air temperature sensor 25, the turbine outlet temperature sensor 26,
It is determined whether or not the variable nozzle angle sensor 27, the shift position sensor 28, the actuators 14, 15 and the like are operating normally. After the end of step 306, the process returns to step 301 again, and the above-described operation is repeated.
本実施例において、可変ノズル角度αsはコンプレッサ
タービン入口温度T4あるいはパワータービン出口温度T6
が設定値になるように制御される。第5図は、ガスゼネ
レータ回転数N1およびエンジン出力軸回転数N3に対して
コンプレッサタービン入口温度の設定値T4setおよびタ
ービン出口温度の設定値T6setを得るための可変ノズル1
06の流路面積A5(角度αsに相当する)を示す。この図
から理解されるように、可変ノズル流路面積A5がパワー
タービン出口温度T6を設定値に近づけるように制御され
る領域すなわちT6領域において、流路面積A5はガスゼネ
レータ回転数N1が高くなるほど大きくなり、またエンジ
ン出力軸回転数N3が低くなるほど大きくなる。一方、可
変ノズル流路面積A5がコンプレッサタービン入口温度T4
を設定値に近づけるように制御される領域すなわちT4領
域は、回転数N1,N3がともに高い部分に限られ、このT4
領域において、流路面積A5は、ガスゼネレータ回転数N1
が高くなるほど大きくなり、またエンジン出力軸回転数
N3が低くなるほど大きくなる。しかして本実施例におい
て、可変ノズル流路面積A5は回転数N1,N3に対して第5
図に符号Rで示すように変化すべく制御される。なお回
転数N1が約52000rpmより低い領域はサージ領域である。In this embodiment, the variable nozzle angle α s is the compressor turbine inlet temperature T 4 or the power turbine outlet temperature T 6
Is controlled to be the set value. FIG. 5 shows the variable nozzle 1 for obtaining the set value T 4set of the compressor turbine inlet temperature and the set value T 6set of the turbine outlet temperature with respect to the gas generator rotational speed N 1 and the engine output shaft rotational speed N 3 .
The channel area A 5 of 06 (corresponding to the angle α s ) is shown. As can be seen from this figure, in the region where the variable nozzle flow passage area A 5 is controlled to bring the power turbine outlet temperature T 6 close to the set value, that is, in the T 6 region, the flow passage area A 5 is the gas generator rotation speed. It increases as N 1 increases, and increases as engine output shaft speed N 3 decreases. On the other hand, the variable nozzle channel area A 5 is the compressor turbine inlet temperature T 4
Region or T 4 region is controlled so as to approach the set value, the rotational speed N 1, N 3 is limited to both high portion, the T 4
In the region, the flow passage area A 5 is the gas generator rotation speed N 1
Becomes higher, and becomes larger, and the engine output shaft speed
The lower N 3 is, the larger it is. Therefore, in this embodiment, the variable nozzle flow passage area A 5 is the fifth with respect to the rotation speeds N 1 and N 3 .
It is controlled so as to change as indicated by a symbol R in the figure. The region where the rotation speed N 1 is lower than about 52000 rpm is the surge region.
第6図は、第5図の符号Rで示す曲面の水平面(N1−N3
平面)への投影を示す。この図から、T6領域は破線で示
すように五角形を呈するが、T4領域は一点鎖線で示すよ
うに三角形を呈することが理解される。さて本実施例で
は、第6図に示すN1−N3平面はN1軸およびN3軸に平行な
直線により格子状に区画され、各格子点における可変ノ
ズル流路面積A5のデータがRAM201に記憶されている。し
かして回転数N1,N3が与えられると、適当な格子点にお
ける流路面積A5のデータを用いてその回転数N1,N3に対
応した流路面積A5が計算される。FIG. 6 shows a curved horizontal plane (N 1 -N 3
Projection onto a plane). From this figure, it is understood that the T 6 region has a pentagonal shape as shown by a broken line, while the T 4 region has a triangular shape as shown by a chain line. Now, in the present embodiment, the N 1 -N 3 plane shown in FIG. 6 is partitioned into a grid by straight lines parallel to the N 1 axis and the N 3 axis, and the data of the variable nozzle channel area A 5 at each grid point is obtained. It is stored in RAM201. Thus when the rotational speed N 1, N 3 are given, the flow passage area A 5 which corresponds to the rotational speed N 1, N 3 using the data of the flow passage area A 5 in a suitable grid points are calculated.
第7図は回転数N1,N3が与えられた場合の可変ノズル角
度αsすなわち可変ノズル流路面積A5の計算ルーチンを
示す。このルーチンは所定時間毎に割込み処理される。
まずステップ311ではガスゼネレータ回転数N1およびエ
ンジン出力軸回転数N3を読込む。ステップ312では回転
数N1,N3が第6図に示されたメッシュのうちどれに対応
するかを決定する。すなわち、第6図において回転数
N1,N3を含むメッシュを決定する。ここで決定されたメ
ッシュを第8図に例示する。ステップ313では、このメ
ッシュの4つの頂点P1,P2,P3,P4の座標、すなわち各
頂点における回転数N1,N3を読込む。ここで頂点P1にお
ける座標を(N11,N31)、頂点P2における座標を
(N12,N32)、頂点P3における座標を(N13,31)、頂点
P4における座標を(N14,N32)とする。次いでステップ
314では各頂点P1,P2,P3,P4における流路面積A5すな
わち第5図の鉛直座標を読込む。ここで頂点P1における
鉛直座標を(A51)、頂点P2における鉛直座標を
(A52)、頂点P3における鉛直座標を(A53)、頂点P4に
おける鉛直座標を(A54)とする。FIG. 7 shows a calculation routine for the variable nozzle angle α s, that is, the variable nozzle passage area A 5 when the rotational speeds N 1 and N 3 are given. This routine is interrupted every predetermined time.
First, in step 311, the gas generator speed N 1 and the engine output shaft speed N 3 are read. In step 312, it is determined which of the meshes shown in FIG. 6 the rotation speeds N 1 and N 3 correspond to. That is, in FIG.
Determine the mesh containing N 1 and N 3 . The mesh determined here is illustrated in FIG. In step 313, the coordinates of the four vertices P 1 , P 2 , P 3 , P 4 of this mesh, that is, the rotation speeds N 1 , N 3 at each vertex are read. Here, the coordinates at the vertex P 1 are (N 11 , N 31 ), the coordinates at the vertex P 2 are (N 12 , N 32 ), the coordinates at the vertex P 3 are (N 13,31 ),
Let the coordinates at P 4 be (N 14 , N 32 ). Then step
At 314, the flow path area A 5 at each vertex P 1 , P 2 , P 3 , P 4, that is, the vertical coordinate of FIG. 5 is read. Here, the vertical coordinate at vertex P 1 is (A 51 ), the vertical coordinate at vertex P 2 is (A 52 ), the vertical coordinate at vertex P 3 is (A 53 ), and the vertical coordinate at vertex P 4 is (A 54 ). To do.
ステップ315では各頂点P1,P2,P3,P4の座標から回転
数N1,N3における流路面積A5を計算する。まず、第8図
において、回転数N3を通り横軸に平行な直線を描き、こ
の直線をメッシュの右辺および左辺との交点をそれぞれ
P34,P12とする。同様に、回転数N1を通り縦横に平行な
直線を描き、この直線とメッシュの上辺および下辺との
交点をそれぞれP24,P13とする。点P12における鉛直座
標(A512)は、点P1,P2における鉛直座標(A51),(A
52)より、 同様にして、点P34,P13,P24における鉛直座標は、そ
れぞれ となる。次に点P12,P34における鉛直座標 (A512),(A534)より、回転数N1,N3における流路面
積A5′は、 ただし、N134,N112は点P12,P34における回転数N1であ
る。しかして(5)式に(1)式および(2)式を代入
すればA5′が求められる。同様にして、点P13,P24にお
ける鉛直座標(A513),(A524)より、回転数N1,N3に
おける流路面積A5″は、 しかして、(6)式に(1)式および(2)式を代入す
ればA5″が求められる。そして、A5′とA5″の平均値を
とり、求める流路面積A5とする。すなわち、 を回転数N1,N3における可変ノズル流路面積A5とする。In step 315, the flow passage area A 5 at the rotation speeds N 1 and N 3 is calculated from the coordinates of the vertices P 1 , P 2 , P 3 and P 4 . First, in FIG. 8, draw a straight line that passes through the rotation speed N 3 and is parallel to the horizontal axis, and define the straight lines at the intersections with the right and left sides of the mesh, respectively.
And P 34, P 12. Similarly, draw straight lines that pass through the rotation speed N 1 and are parallel to each other in the vertical and horizontal directions, and set the intersections of this straight line and the upper and lower sides of the mesh as P 24 and P 13 , respectively. The vertical coordinate (A 512 ) at the point P 12 is the vertical coordinate (A 51 ), (A 51 ) at the points P 1 and P 2 .
52 ) From Similarly, the vertical coordinates at points P 34 , P 13 , and P 24 are Becomes Next, from the vertical coordinates (A 512 ) and (A 534 ) at the points P 12 and P 34 , the flow passage area A 5 ′ at the rotation speeds N 1 and N 3 is However, N 134 and N 112 are rotation speeds N 1 at points P 12 and P 34 . Then, by substituting the equations (1) and (2) into the equation (5), A 5 ′ can be obtained. Similarly, from the vertical coordinates (A 513 ) and (A 524 ) at the points P 13 and P 24 , the flow passage area A 5 ″ at the rotation speeds N 1 and N 3 is Then, by substituting the equations (1) and (2) into the equation (6), A 5 ″ is obtained. Then, the average value of A 5 ′ and A 5 ″ is taken, and the obtained flow path area A 5 is obtained. To do. That is, Is the variable nozzle channel area A 5 at the rotation speeds N 1 and N 3 .
このようにして、回転数N1,N3が定められると第4図の
ステップ304において可変ノズルの流路面積A5すなわち
角度αsが求められ、これに基いて可変ノズル106は制御
される。ここで回転数N1,N3が第5図のT4領域のもので
ある場合、コンプレッサタービン入口温度T4の設定値T
4setは、従来のようにガスゼネレータ回転数N1のみによ
って定まるのではなく、ガスゼネレータ回転数N1とエン
ジン出力軸回転数N3に応じて変化する。すなわち、コン
プレッサタービン入口温度T4およびパワータービン出口
温度T6は、常に各構成部品の材料に対する許容温度に精
度良く抑えられ、これによりエンジンの熱効率が改善さ
れる。In this way, when the rotation speeds N 1 and N 3 are determined, the flow passage area A 5 of the variable nozzle, that is, the angle α s is obtained in step 304 of FIG. 4, and the variable nozzle 106 is controlled based on this. . Here, when the rotational speeds N 1 and N 3 are in the T 4 region of FIG. 5, the set value T of the compressor turbine inlet temperature T 4 is set.
The 4set is not determined only by the gas generator rotational speed N 1 as in the conventional case, but changes according to the gas generator rotational speed N 1 and the engine output shaft rotational speed N 3 . That is, the compressor turbine inlet temperature T 4 and power turbine outlet temperature T 6 is always accurately kept to a permissible temperature for the material of each component, thereby the heat efficiency of the engine is improved.
以上のように本発明によれば、可変ノズルは、コンプレ
ッサタービンの入口温度またはパワータービンの出口温
度がコンプレッサタービンおよびパワータービンの各回
転数に応じて定まる設定値に近づくように制御されるの
で、エンジンの熱効率が改善され、エンジン出力が高め
られるという効果が得られる。As described above, according to the present invention, the variable nozzle is controlled so that the inlet temperature of the compressor turbine or the outlet temperature of the power turbine approaches a set value determined depending on each rotation speed of the compressor turbine and the power turbine. The effect that the thermal efficiency of the engine is improved and the engine output is increased is obtained.
第1図は本発明の構成図、 第2図は本発明の一実施例を適用したガスタービンエン
ジンを示すブロック図、 第3図はガスゼネレータ回転数センサのブロック線図、 第4図はECUによる制御の概略フローチャート、 第5図はガスゼネレータ回転数およびエンジン出力軸回
転数に対する可変ノズルの流路面積の設定値の変化を示
すグラフ、 第6図はN1−N3平面におけるT6領域およびT4領域を示す
図、 第7図は可変ノズル流路面積の計算ルーチンのフローチ
ャート、 第8図は第6図のN1−N3平面におけるメッシュの拡大図
である。 22……ガスゼネレータン回転数センサ、23……エンジン
出力軸回転数センサ、102……コンプレッサタービン、1
03……パワータービン、106……可変ノズル。FIG. 1 is a block diagram of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a gas turbine engine to which an embodiment of the present invention is applied, FIG. 3 is a block diagram of a gas generator speed sensor, and FIG. 4 is an ECU. Fig. 5 is a graph showing the change in the set value of the flow passage area of the variable nozzle with respect to the gas generator speed and the engine output shaft speed, and Fig. 6 is the T 6 region in the N 1 -N 3 plane. and T 4 illustrates a region, flow calculation routine of FIG. 7 is a variable nozzle flow area, FIG. 8 is an enlarged view of a mesh of N 1 -N 3 plane of FIG. 6. 22 …… Gas generator speed sensor, 23 …… Engine output shaft speed sensor, 102 …… Compressor turbine, 1
03 …… Power turbine, 106 …… Variable nozzle.
Claims (1)
プレッサタービンが回転駆動され、該コンプレッサター
ビンから排出される燃焼ガスが可変ノズルにより制御さ
れてパワータービンへ供給され、該パワータービンから
の排出ガスが上記燃焼器に供給される吸気を加熱するガ
スタービンにおいて、上記コンプレッサタービンの回転
数を検出する第1回転数検出手段と、上記パワータービ
ンに連結された出力軸の回転数を検出する第2回転数検
出手段と、上記コンプレッサタービンの入口温度を検出
する手段と、上記パワータービンの出口温度を検出する
手段と、該入口温度または出口温度が上記コンプレッサ
タービンおよび出力軸の各回転数に応じて定まる設定値
に近づくよう上記可変ノズルを制御するノズル制御手段
とを備えることを特徴とするガスタービンの可変ノズル
制御装置。1. A compressor turbine is rotatably driven by combustion gas supplied from a combustor, and combustion gas discharged from the compressor turbine is supplied to a power turbine under the control of a variable nozzle. In a gas turbine that heats intake air supplied to the combustor, first rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the compressor turbine, and second rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of an output shaft connected to the power turbine. Rotation speed detection means, means for detecting the inlet temperature of the compressor turbine, means for detecting the outlet temperature of the power turbine, and the inlet temperature or the outlet temperature depending on the rotation speed of the compressor turbine and the output shaft Nozzle control means for controlling the variable nozzle so as to approach a fixed set value. Variable nozzle control apparatus for a gas turbine to symptoms.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8123387A JPH073188B2 (en) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | Variable nozzle control device for gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8123387A JPH073188B2 (en) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | Variable nozzle control device for gas turbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63248932A JPS63248932A (en) | 1988-10-17 |
| JPH073188B2 true JPH073188B2 (en) | 1995-01-18 |
Family
ID=13740731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8123387A Expired - Lifetime JPH073188B2 (en) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | Variable nozzle control device for gas turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073188B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2692341B2 (en) * | 1990-06-07 | 1997-12-17 | トヨタ自動車株式会社 | Two-shaft gas turbine engine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5414243B2 (en) | 2008-11-06 | 2014-02-12 | 株式会社日立製作所 | Internet banking system management server |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP8123387A patent/JPH073188B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5414243B2 (en) | 2008-11-06 | 2014-02-12 | 株式会社日立製作所 | Internet banking system management server |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63248932A (en) | 1988-10-17 |
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