JP2001193485A

JP2001193485A - ガスタービン・エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2001193485A
Application number: JP2000002022A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Inoue; 勉井上
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2001-07-17

Abstract

(57)【要約】【課題】マルチベンチュリミキサを用いたガスタービ
ン・エンジンにおいて、製造バラツキあるいは経年変化
はもとより、ミキサ下流の圧力変化の影響を受けて流量
にバラツキが生じるときも、燃料供給を高精度に制御す
る。【解決手段】図示の構成においてＰｆ０とＰａ０を等
しくすると、Ｐｆ２＝Ｐａ１なので、ＡｆおよびＡａを
流れる流体が同一で状態が等しいとき、ＡｆとＡａを通
過する流速が等しくなり、Ａａ／Ａｆ＝ｍａ／ｍｆとな
る。ベルヌーイの式からＰａ１は流速によって決まるの
で、空気流量が変化してもｍａ／ｍｆは一定となる。即
ち、有効開孔面積比と質量流量比がほぼ等しくなるの
で、その比を目標空燃比に設定することでミキサ下流の
影響を受けることなく、目標の空燃比を得ることができ
て燃料供給制御精度を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はガスタービン・エ
ンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービン・エンジンにおいて、特開
平１−１６３４２６号公報で提案されるように、複数個
のベンチュリミキサからなるマルチベンチュリミキサを
使用して吸入空気と気体燃料を混合してガスタービン・
エンジンに供給するものが知られている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】このように、ベンチュリミキサを複数個用
いる場合、製造バラツキあるいは経年変化によって流量
にバラツキが生じるのは避けられないが、たとえ製造に
際して寸法管理を厳密に行ったとしても、ミキサの出口
圧力などの影響によって流量にバラツキが生じ、燃料供
給を精度良く制御するのが困難となる。

【０００４】従って、この発明の目的は上記した課題を
解決することにあり、マルチベンチュリミキサを用いた
ガスタービン・エンジンにおいて、ミキサの出口圧力な
どの影響を受けても燃料供給を精度良く制御することが
できる制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１項にあっては、空気取り入れ口から吸引
され、コンプレッサで加圧されつつ吸気路を通って流入
する空気と気体燃料源から燃料供給路を通過して流入す
る気体燃料を混合して燃焼器で燃焼させ、よって生じた
燃焼ガスでタービンを回転させて前記コンプレッサを駆
動すると共に、前記タービンの回転を出力軸を介して出
力するガスタービン・エンジンの制御装置において、前
記燃料供給路に配置され、通過する前記気体燃料を調量
する調量手段、入力端が前記吸気路に接続され、他端が
前記燃焼器に開口すると共に、その間に所定の断面積の
スロート部を備えるベンチュリ管、および入力端が前記
調量手段の下流で前記燃料供給路に接続され、出力端が
前記ベンチュリ管のスロート部に穿設され、気体燃料を
前記スロート部を通過する空気に噴出して混合気を形成
する、所定の開孔面積を備えた絞りからなる燃料噴出手
段を備えると共に、前記スロート部の断面積と前記絞り
の開孔面積の比が所定の値となるように構成した。

【０００６】スロート部の断面積と絞りの開孔面積の比
が所定の値となるように構成したので、空気流量が変化
しても空気質量流量と燃料質量流量の比を一定にするこ
とができ、よって、ベンチュリ管の出口圧力などの影響
を受けても燃料供給を精度良く制御することができる。

【０００７】請求項２項にあっては、前記所定の値が目
標空燃比である如く構成した。

【０００８】スロート部の断面積と絞りの開孔面積の比
が目標空燃比である如く構成したので、空気流量が変化
しても空気質量流量と燃料質量流量の比を常に目標空燃
比ににすることができ、よって、ベンチュリ管の出口圧
力などの影響を受けても燃料供給を精度良く制御するこ
とができる。

【０００９】請求項３項にあっては、前記空気と気体燃
料の密度比に応じて前記所定の値を補正する如く構成し
た。

【００１０】空気と気体燃料の密度比に応じて前記所定
の値を補正する如く構成したので、空気流量が変化して
も、燃料供給を一層精度良く制御することができる。

【００１１】請求項４項にあっては、さらに、前記絞り
を通過する気体燃料の質量流量を算出する気体燃料質量
流量算出手段、前記気体燃料の温度を検出する気体燃料
温度検出手段、前記気体燃料の圧力を検出する気体燃料
圧力検出手段、前記ベンチュリ管に流入する空気の入口
温度を検出する入口空気温度検出手段、前記ベンチュリ
管に流入する空気の入口圧力を検出する入口空気圧力検
出手段、および前記算出された気体燃料の質量流量と、
前記検出された気体燃料の温度および圧力と、前記検出
された入口空気温度および圧力と、前記スロート部の所
定の断面積と前記絞りの所定の開孔面積とから前記スロ
ート部を通過する空気の質量流量を算出する空気質量流
量算出手段を備える如く構成した。

【００１２】算出された気体燃料の質量流量と、検出さ
れた気体燃料の温度および圧力と、検出された入口空気
温度および圧力と、スロート部の所定の断面積と絞りの
所定の開孔面積とからスロート部を通過する空気の質量
流量を算出する如く構成したので、ベンチュリ管と絞り
などがマルチ化してなるマルチベンチュリミキサを用い
るときも、前記した作用効果に加え、個々のミキサのス
ロート部の圧力を検出する必要なく、燃料供給を制御す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に即し、この発明
の一つの実施の形態に係るガスタービン・エンジンの制
御装置を説明する。

【００１４】図１はその装置を概略的に示す概略図であ
る。

【００１５】図１において、符号１０はガスタービン・
エンジンを全体的に示す。ガスタービン・エンジン１０
は、コンプレッサ１２と、タービン１４と、燃焼器１６
を備える。コンプレッサ１２は、タービン１４の出力軸
（タービンシャフト）１８を介してタービン１４に連結
され、タービン１４の回転で駆動させられる。

【００１６】また、タービン１４の出力軸には発電機２
０が接続される。発電機２０はタービン１４の回転で駆
動され、１００ｋＷ程度の電力を発電する。発電機２０
には電気機器（図示せず）が負荷として接続される。

【００１７】燃焼器１６には空気取り入れ口（図示せ
ず）に接続される吸気路２４が接続されると共に、気体
燃料源（図示せず）に接続される燃料供給路２６が接続
される。尚、気体燃料としては、天然ガスなどのガス燃
料を使用する。

【００１８】より詳しくは、燃料供給路２６は中途で分
岐し、分岐路２６ａの途中には第１の燃料制御弁（調量
手段）２８が設けられると共に、他方の分岐路２６ｂの
途中には第２の燃料制御弁（調量手段）３０が設けられ
る。

【００１９】第１燃料制御弁２８（あるいは第２の燃料
制御弁３０）は、図２に模式的に示す如く、燃料供給路
２６に接続されるハウジング２８ａ（３０ａ）と、その
中に進退自在に収容されるニードルバルブ本体２８ｂ
（３０ｂ）と、ニードルバルブ本体２８ｂ（３０ｂ）を
軸に進退させるリニアソレノイド、パルスモータなどの
アクチュエータ２８ｃ（３０ｃ）からなる。尚、図２に
示す構成は第２の燃料制御弁３０においても同様であ
る。

【００２０】第１の燃料制御弁２８の下流において、燃
料供給路２６の分岐路２６ａは、マルチ化されたベンチ
ュリミキサ３２の共通チャンバ３４に接続される。即
ち、ベンチュリミキサ３２は複数個、例えば２４個（図
示の便宜のため２個のみ示す）のベンチュリミキサから
なる、マルチベンチュリミキサとして構成される。

【００２１】より具体的には、ベンチュリミキサ３２は
それぞれ、図２に模式的に示す如く、ベンチュリ管３２
ａと絞り３２ｂからなる。ベンチュリ管３２ａは、その
入力端３２０が前記吸気路２４（図２で図示省略）に接
続されると共に、その他端３２１が燃焼器１６に開口さ
れる管からなり、狭隘に形成された所定の断面積のスロ
ート部３２２を備える。

【００２２】絞り３２ｂは、その入力端が前記した共通
チャンバ３４に接続されると共に、その出力端がベンチ
ュリ管のスロート部３２２に穿設された、所定の開孔面
積を備えた開口からなり、気体燃料をスロート部３２２
を通過する空気に噴出して混合気を形成する。

【００２３】図１の説明に戻ると、第２の燃料制御弁３
０の下流において、燃料供給路２６の分岐路２６ｂは燃
焼器１６の隔壁を貫通してその内部に延び、気体燃料を
燃焼器１６の内部に噴出する。尚、符号３６は、点火プ
ラグを示す。

【００２４】このように、この実施の形態に係るガスタ
ービン・エンジン１０にあっては、分岐路２６ａを介し
て送られる気体燃料は、ベンチュリミキサ３２を介して
空気と予め混合されて燃焼器１６の内部に供給されて予
混合燃焼を生じると共に、分岐路２６ｂを介して送られ
る気体燃料は空気と別に燃焼器１６内に供給され、拡散
燃焼を生じる。

【００２５】ガスタービン・エンジン１０にあっては、
このように、空気取り入れ口から吸引され、コンプレッ
サ１２で加圧されつつ吸気路２４を通って流入する空気
と気体燃料源から燃料供給路の分岐路２６ａを通過して
流入する気体燃料は混合され（あるいは燃料供給路の分
岐路２６ｂを通って別々に）、燃焼器１６に供給されて
燃焼させられる。よって生じた燃焼ガスでタービン１４
が回転させられ、その出力軸１８を介してコンプレッサ
１２および発電機２０が駆動される。

【００２６】また、図１の下部に示す如く、タービン１
４の回転に使用された燃焼ガスは依然９００℃程度の高
温を保つことから、熱交換器３８に送られ、コンプレッ
サ１２で吸引された新気（大気。例えば１５℃）はそこ
で例えば６００℃程度まで昇温された後、ベンチュリミ
キサ３２に供給される。

【００２７】このように、図示のガスタービン・エンジ
ン１０は、再生式のガスタービン・エンジンである。
尚、昇温させられた空気の一部は、希釈空気として燃焼
ガスと混合させられ、燃焼ガスを希釈する。

【００２８】燃料供給路２６の分岐点下流には第１の温
度センサ４０と第１の圧力センサ４２が設けられ、第１
および第２の燃料制御弁２８，３０の上流位置（入口）
における気体燃料の温度（燃料制御弁入口温度）Ｔｆ０
と圧力（燃料制御弁入口圧力）Ｐｆ０に比例した出力を
生じる。

【００２９】また、一方の分岐路２６ａにおいてベンチ
ュリミキサ３２、より正確には絞り３２ｂの上流側には
第２の温度センサ４６と第２の圧力センサ４８が設けら
れ、絞り３２ｂの上流位置（入口）における気体燃料の
温度（絞り入口温度）Ｔｆ２と圧力（絞り入口圧力）Ｐ
ｆ２に比例した出力を生じる。

【００３０】また、吸気路２４において、ベンチュリミ
キサ３２、より正確にはベンチュリ管３２ａの上流側に
は第３の温度センサ５０と第３の圧力センサ５２が設け
られ、ベンチュリ管３２ａの上流位置（入口）における
空気の温度（ベンチュリ入口空気温度）Ｔａ０と圧力
（ベンチュリ入口圧力）Ｐａ０に比例した出力を生じ
る。

【００３１】さらに、燃焼器１６において希釈空気の導
入位置より上流側には酸素濃度センサ５６が設けられ、
燃焼した後（で希釈する前）のガス中に残存する残存酸
素濃度に比例した出力を生じる。酸素濃度センサ５６
は、Ｏ₂センサではなく、一般に広域酸素濃度センサと
呼ばれる構造のセンサであり、残存酸素濃度に比例する
検出信号を出力する。

【００３２】上記したセンサ群の出力は、ＥＣＵ（電子
制御ユニット）６０に送られる。ＥＣＵ６０はマイクロ
コンピュータからなり、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，Ｒ
ＡＭなどを備える。

【００３３】次いで、この実施の形態に係るガスタービ
ン・エンジンの制御装置の動作、即ち、燃料質量流量と
空気質量流量の検出（算出）について説明する。この動
作は具体的には、ＥＣＵ６０が行う。

【００３４】前記したように、従来、ベンチュリを用い
て流量を検出するときは、一般に、ベンチュリ入口圧
力、ベンチュリスロート部（最小断面積部）圧力、およ
びベンチュリスロート部断面積を必要としている。

【００３５】その結果、ベンチュリミキサを複数個用い
てマルチ化したマルチベンチュリミキサを用いる場合、
従来の手法によるときは個々のベンチュリミキサのスロ
ート部圧力を検出する必要があり、センサ個数が増加す
るなど、構成が複雑となる不都合があった。従って、こ
の実施の形態においては、個々のベンチュリミキサのス
ロート部圧力を検出する必要なく、燃料供給を制御でき
るようにした。

【００３６】その意図から、燃料圧力および温度（また
は密度）などに基づいてスロート部圧力Ｐａ１を算出
し、それから燃焼空気流量（空気質量流量）を求めるよ
うにした。即ち、マルチベンチュリミキサにおいても個
々のベンチュリミキサのスロート部圧力を検出する必要
なく、空気質量流量を算出できるようにした。

【００３７】以下、それについて説明する。

【００３８】図３は、その算出原理を示す、ベンチュリ
ミキサ３２の模式図である。

【００３９】燃料制御弁２８およびベンチュリミキサ３
２を図３のように示すとき、燃料質量流量ｍｆと空気質
量流量ｍａは、同図に示すように表すことができる。

【００４０】図中の式から、絞り３２ｂの上流側の温度
Ｔｆ２および圧力Ｐｆ２ならびに燃料質量流量が与えら
れると、スロート部圧力Ｐａ１が一義的に決まる。

【００４１】燃料質量流量ｍｆが０の場合、絞り３２ｂ
の上流側の圧力Ｐｆ２＝スロート部圧力Ｐａ１となる。

【００４２】図４は、絞り３２ｂの上流側の圧力Ｐｆ２
と空気質量流量ｍａおよび燃料質量流量ｍｆの相関関係
を示すデータである。即ち、この実施の形態において
は、スロート部３２２に入る燃料を圧力と置き換えて流
量を検出するようにした。

【００４３】図５は、図３に示す構成をこの実施の形態
に係る燃料制御弁２８およびベンチュリミキサ３２に置
き換えて示す模式図である。

【００４４】尚、この実施の形態においては燃料制御弁
２８として、チョークド・フロー・ニードル・バルブを
用いる。このチョークド・フロー・ニードル・バルブ
は、ある臨界圧で音速流を使用するときに差圧の検出が
不要となる性質を応用し、入口圧力から流量を計測でき
るようにしたバルブである。

【００４５】かかるチョークド・フロー・ニードル・バ
ルブ（燃料制御弁２８）にあっては、バルブ（燃料制御
弁２８）を通過する燃料質量流量ｍｆｖと絞り３２ｂを
通過する燃料質量流量ｍｆｏは等しいので、それぞれ同
図に示すように表すことができる。

【００４６】このバルブにあってはＭ（マッハ数）＝１
となる。よって、図９に示す式のようにＰａ１／Ｐｆ２
で表される関数の値が求まる。この関数の値より、スロ
ート部圧力Ｐａ１を求めることができる。

【００４７】従って、第１の燃料制御弁２８の有効開孔
面積ＡVLV を用いることにより、スロート部圧力Ｐａ１
を求めることができ、それから図示の式を用いて空気質
量流量ｍａを容易に算出することができる。尚、第１の
燃料制御弁２８の有効開孔面積ＡVLV は、アクチュエー
タ２８ｃの位置を適宜な特性で変換して算出する。

【００４８】図６にチョークド・フロー・ニードル・バ
ルブ（燃料制御弁２８）を用いた場合のベンチュリスロ
ート部圧力Ｐａ１の計測誤差を示す。図示の如く、誤差
±１％程度である。従って、燃料組成（物性）が異なる
場合、比熱比を一定と扱ってもＰａ１の計測誤差は十分
に小さく、許容範囲とみなすことができる。

【００４９】上記に加えてこの実施の形態で特徴的なこ
とは、ベンチュリ管３２ａのスロート部３２２の有効開
孔面積（断面積）Ａａと絞り３２ｂの有効開孔面積Ａｆ
の比を所定の値、より具体的には目標とする空燃比（こ
の実施の形態ではＡ／Ｆ＝４５：１）と同じ値としたこ
とである。

【００５０】即ち、図示の如き、マルチベンチュリミキ
サ３２を用いた場合、製造バラツキ、経年変化などによ
って流量にバラツキが生じるのは不可避であるが、たと
え製造に際して寸法管理を厳密に行ったとしても、ミキ
サの出口圧力などの影響によて流量にバラツキが生じ、
空燃比を精度良く制御することが困難となる。

【００５１】従って、この実施の形態においてはベンチ
ュリ管３２ａのスロート部３２２の有効開孔面積Ａａと
絞り３２ｂの有効開孔面積Ａｆの比を上記の如く設定す
ることで、空燃比の局所的な濃淡の影響を受けることな
く、高精度の空燃比制御を可能とした。

【００５２】これについて説明すると、図３に示す構成
において、Ｐｆ０とＰａ０を等しくすると、絞り３２ｂ
の出口圧力はＰａ１となるので、ＡｆおよびＡａを流れ
る流体が同一で状態が等しいとき、ＡｆとＡａを通過す
る流速が等しくなり、Ａａ／Ａｆ＝ｍａ／ｍｆとなる。

【００５３】ベルヌーイの定理より、Ｐａ１＝Ｐａ０−
（１／２）ρａ１Ｖａ²となる（Ｖａ：空気流速）。Ｐ
ａ１は空気流速Ｖａによって決まるので、空気流量が変
化しても、ｍａ／ｍｆは一定となる。

【００５４】実際の使用条件下では燃料と空気の物性
（密度）が近いので、Ｐｆ２とＰａ０を等しくすると、
有効開孔面積Ａａ／Ａｆと質量流量比ｍａ／ｍｆがほぼ
等しくなる。このことは、ミキサ下流の事象の影響など
で空気質量流量が変化しても、Ｐｆ２とＰａ０が一定で
あれば、質量流量比ｍａ／ｍｆが一定となることを意味
する。

【００５５】この実施の形態においては、上記した知見
に基づき、マルチベンチュリミキサ３２において、全て
のベンチュリミキサ３２の有効開孔面積比Ａａ／Ａｆを
目標空燃比４５：１（あるいはその付近）に設定するこ
とで、各ミキサでの空燃比のバラツキを抑えるようにし
た。

【００５６】図７は、目標空燃比４５：１において、有
効開孔面積比を２５：１，３５：１，４５：１，５５：
１，６５：１に設定したとき、出口圧力分布と有効開孔
面積比が空燃比精度に与える影響を実験したデータであ
る。図から、有効開孔面積比が目標空燃比に近いほど、
出口圧力の影響を受け難いことが理解できよう。

【００５７】さらに、気体燃料と空気に密度が等しい場
合、Ａａ／Ａｆ＝ｍａ／ｍｆとすることで、ミキサ間の
空燃比のバラツキを最小にすることができるが、気体燃
料と空気の密度が異なる場合、その密度比に応じてＡａ
／Ａｆを修正するのが望ましい。

【００５８】従って、密度比をρａ０／ρｆ０と求めて
開孔面積比修正係数とし（ρａ０：空気密度、ρｆ０：
気体燃料密度）、以下のように求めた開孔面積比修正係
数で開孔面積比を修正するのが望ましい。Ａａ／Ａｆ＝
開孔面積比修正係数×目標ｍａ／ｍｆ

【００５９】図８に、気体燃料にメタン（ＣＨ₄）を用
いたときの開孔面積比修正係数を示す。この開孔面積比
修正係数は、燃料の成分により異なる。

【００６０】尚、開孔面積比を変化させると、燃料の供
給圧が変化し、結果的に密度比も変化する。よって、計
算により開孔面積比を求める場合、設定した開孔面積比
と、それによって決まる密度比と開孔面積比修正係数か
ら求められる開孔面積比の値が等しくなるまで収束計算
を行う必要がある。

【００６１】この実施の形態に係るガスタービン・エン
ジンの空燃比制御装置は上記の如く構成したので、マル
チベンチュリミキサ３２を用いたガスタービン・エンジ
ン１０において、個々のベンチュリミキサのスロート部
圧力Ｐａ１を検出する必要なく、燃料供給を制御するこ
とができる。

【００６２】さらに、ベンチュリ管３２ａのスロート部
３２２の有効開孔面積（断面積）Ａａと絞り３２ｂの有
効開孔面積Ａｆの比を所定の値、より具体的には目標空
燃比（この実施の形態ではＡ／Ｆ＝４５：１）と同じ値
とすることで、ミキサの出口圧力などの影響によって流
量にバラツキが生じても、空燃比の局所的な濃淡の影響
を受けることなく、燃料供給を精度良く制御することが
できる。

【００６３】即ち、この実施の形態においては、空気取
り入れ口から吸引され、コンプレッサ１２で加圧されつ
つ吸気路２４を通って流入する空気と気体燃料源から燃
料供給路２６ａを通過して流入する気体燃料を混合して
燃焼器１６で燃焼させ、よって生じた燃焼ガスでタービ
ン１４を回転させて前記コンプレッサ１２を駆動すると
共に、前記タービン１４の回転を出力軸１８を介して出
力するガスタービン・エンジン１０の空燃比制御装置に
おいて、前記燃料供給路２６ａに配置され、通過する前
記気体燃料を調量する調量手段（第１の燃料制御弁２
８）、入力端３２０が前記吸気路２４に接続され、他端
３２１が前記燃焼器１６に開口すると共に、その間に所
定の断面積（有効開孔面積Ａａ）のスロート部３２２を
備えるベンチュリ管３２、および入力端が前記調量手段
の下流で前記燃料供給路２６ａに接続され、出力端が前
記ベンチュリ管３２のスロート部３２２に穿設され、気
体燃料を前記スロート部を通過する空気に噴出して混合
気を形成する、所定の開孔面積（有効開孔面積）Ａｆを
備えた絞り３２ｂからなる燃料噴出手段３２ｂを備える
と共に、前記スロート部の断面積と前記絞りの開孔面積
の比が所定の値となるように構成した。

【００６４】スロート部の断面積と絞りの開孔面積の比
が所定の値となるように構成したので、空気流量が変化
しても空気質量流量と燃料質量流量の比を一定にするこ
とができ、よって、ベンチュリ管の出口圧力などの影響
を受けても燃料供給を精度良く制御することができる。

【００６５】また、前記所定の値が目標空燃比（４５：
１）である如く構成した。

【００６６】スロート部の断面積と絞りの開孔面積の比
が目標空燃比である如く構成したので、空気流量が変化
しても空気質量流量と燃料質量流量の比を常に目標空燃
比ににすることができ、よって、ベンチュリ管の出口圧
力などの影響を受けても燃料供給を精度良く制御するこ
とができる。

【００６７】また、前記空気と気体燃料の密度比（ρａ
０とρｆ０）に応じて前記所定の値を補正する如く構成
した。

【００６８】さらに、前記絞り３２ｂを通過する気体燃
料の質量流量ｍｆを算出する気体燃料質量流量算出手段
（ＥＣＵ６０）、前記気体燃料の温度Ｔｆ０を検出する
気体燃料温度検出手段（第１の温度センサ４０）、前記
気体燃料の圧力Ｐｆ０を検出する気体燃料圧力検出手段
（第１の圧力センサ４２）、前記ベンチュリ管３２ｂに
流入する空気の入口温度Ｔａ０を検出する入口空気温度
検出手段（第３の温度センサ５０）、前記ベンチュリ管
３２ｂに流入する空気の入口圧力Ｐａ０を検出する入口
空気圧力検出手段（第３の圧力センサ５２）、および前
記算出された気体燃料の質量流量ｍｆと、前記検出され
た気体燃料の温度Ｔｆ０および圧力Ｐｆ０と、前記検出
された入口空気温度Ｔａ０および圧力Ｐａ０と、前記ス
ロート部３２２の所定の断面積（有効開孔面積）Ａａと
前記絞り３２ｂの所定の開孔面積（有効開孔面積）Ａｆ
とから前記スロート部を通過する空気の質量流量ｍａを
算出する空気質量流量算出手段（ＥＣＵ６０）を備える
如く構成した。

【００６９】前記した作用効果に加え、算出された気体
燃料の質量流量と、検出された気体燃料の温度および圧
力と、検出された入口空気温度および圧力と、スロート
部の所定の断面積と絞りの所定の開孔面積とからスロー
ト部を通過する空気の質量流量を算出する如く構成した
ので、ベンチュリ管と絞りなどがマルチ化してなるマル
チベンチュリミキサを用いるときも、個々のミキサのス
ロート部の圧力を検出する必要なく、燃料供給を制御す
ることができる。

【００７０】

【発明の効果】請求項１項にあっては、スロート部の断
面積と絞りの開孔面積の比が所定の値となるように構成
したので、空気流量が変化しても空気質量流量と燃料質
量流量を一定にすることができ、よって、ベンチュリ管
の出口圧力などの影響を受けても燃料供給を精度良く制
御することができる。

【００７１】請求項２項にあっては、スロート部の断面
積と絞りの開孔面積の比が目標空燃比である如く構成し
たので、空気流量が変化しても空気質量流量と燃料質量
流量の比を常に目標空燃比ににすることができ、よっ
て、ベンチュリ管の出口圧力などの影響を受けても燃料
供給を精度良く制御することができる。

【００７２】請求項３項にあっては、空気と気体燃料の
密度比に応じて前記所定の値を補正する如く構成したの
で、空気流量が変化しても、燃料供給を一層精度良く制
御することができる。

【００７３】請求項４項にあっては、算出された気体燃
料の質量流量と、検出された気体燃料の温度および圧力
と、検出された入口空気温度および圧力と、スロート部
の所定の断面積と絞りの所定の開孔面積とからスロート
部を通過する空気の質量流量を算出する如く構成したの
で、ベンチュリ管と絞りなどがマルチ化してなるマルチ
ベンチュリミキサを用いるときも、前記した作用効果に
加え、個々のミキサのスロート部の圧力を検出する必要
なく、燃料供給を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一つの実施の形態に係るガスタービ
ン・エンジンの制御装置を全体的に示す概略図である。

【図２】図１装置の中の燃料制御弁、ベンチュリミキサ
などの構成を模式的に示す説明図である。

【図３】図２に示す構成における空気質量流量の算出原
理を示す説明図である。

【図４】得られた空気質量流量をスロート部圧力（燃料
圧力）および燃料質量流量に対して示す実験データであ
る。

【図５】図３に示す構成を図１に示す燃料制御弁および
ベンチュリミキサに置き換えて示す説明図である。

【図６】燃料制御弁を用いた場合のスロート部圧力の計
測誤差を示す実験データである。

【図７】ベンチュリミキサ出口圧力と開孔面積比が空燃
比に与える影響を示す実験データである。

【図８】気体燃料としてメタンを用いた場合の開孔面積
比修正係数の特性を示す説明グラフである。

【符号の説明】

１０ガスタービン・エンジン１２コンプレッサ１４タービン１６燃焼器１８出力軸２０発電機２４吸気路２８第１の燃料制御弁３０第２の燃料制御弁３２ベンチュリミキサ３２ａベンチュリ管３２ｂ絞り３２２スロート部４０第１の温度センサ４２第１の圧力センサ５６酸素濃度センサ６０ＥＣＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気取り入れ口から吸引され、コンプレ
ッサで加圧されつつ吸気路を通って流入する空気と気体
燃料源から燃料供給路を通過して流入する気体燃料を混
合して燃焼器で燃焼させ、よって生じた燃焼ガスでター
ビンを回転させて前記コンプレッサを駆動すると共に、
前記タービンの回転を出力軸を介して出力するガスター
ビン・エンジンの制御装置において、ａ．前記燃料供給路に配置され、通過する前記気体燃料
を調量する調量手段、ｂ．入力端が前記吸気路に接続され、他端が前記燃焼器
に開口すると共に、その間に所定の断面積のスロート部
を備えるベンチュリ管、およびｃ．入力端が前記調量手段の下流で前記燃料供給路に接
続され、出力端が前記ベンチュリ管のスロート部に穿設
され、気体燃料を前記スロート部を通過する空気に噴出
して混合気を形成する、所定の開孔面積を備えた絞りか
らなる燃料噴出手段、を備えると共に、前記スロート部
の断面積と前記絞りの開孔面積の比が所定の値となるよ
うに構成したことを特徴とするガスタービン・エンジン
の制御装置。
【請求項２】前記所定の値が目標空燃比であることを
特徴とする請求項１項記載のガスタービン・エンジンの
制御装置。
【請求項３】前記空気と気体燃料の密度比に応じて前
記所定の値を補正することを特徴とする請求項１項記載
のガスタービン・エンジンの制御装置。
【請求項４】さらに、ｄ．前記絞りを通過する気体燃料の質量流量を算出する
気体燃料質量流量算出手段、ｅ．前記気体燃料の温度を検出する気体燃料温度検出手
段、ｆ．前記気体燃料の圧力を検出する気体燃料圧力検出手
段、ｇ．前記ベンチュリ管に流入する空気の入口温度を検出
する入口空気温度検出手段、ｈ．前記ベンチュリ管に流入する空気の入口圧力を検出
する入口空気圧力検出手段、およびｉ．前記算出された気体燃料の質量流量と、前記検出さ
れた気体燃料の温度および圧力と、前記検出された入口
空気温度および圧力と、前記スロート部の所定の断面積
と前記絞りの所定の開孔面積とから前記スロート部を通
過する空気の質量流量を算出する空気質量流量算出手
段、を備えることを特徴とする請求項１項から３項のい
ずれかに記載のガスタービン・エンジンの制御装置。