JP2020050145A - 航空機エンジンの補機システム - Google Patents

Abstract

【課題】モータジェネレータを設けながらも、それを制御するための装置を小型化して重量増加を抑制する。【解決手段】補機システムは、エンジンを駆動するモータジェネレータと、補機を駆動する補機用モータと、前記モータジェネレータの発生電力を変換するコンバータと、前記モータジェネレータ及び前記補機用モータを駆動可能なインバータと、前記インバータが前記モータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御状態と、前記インバータが前記補機用モータを制御する補機用モータ制御状態とに切り替え可能なスイッチと、前記スイッチを制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、モータジェネレータ駆動指令が発生したとの条件が成立したときに前記スイッチを前記モータジェネレータ制御状態にし、前記条件が不成立のときに前記スイッチを前記補機用モータ制御状態にする。【選択図】図１

Description

本発明は、航空機エンジンの補機システムに関する。

近年の電動化の流れにより航空機には電動モータが多く搭載される傾向にある（例えば、特許文献１参照）。航空機エンジンは圧縮空気を用いて始動されるのが通常であるが、電動化の一例として、電動のモータジェネレータにより始動することが考えられる。

特開２０１７−１００５６８号公報

ところで、モータジェネレータの制御ユニットには、モータジェネレータをアクチュエータとして利用するインバータ機能と、モータジェネレータを発電機として利用するコンバータ機能との両方を有するものがある。しかし、インバータ機能及びコンバータ機能を有する制御ユニットは、電力量の増加に伴って大型化して、重量増加を招く問題がある。

そこで本発明は、航空機エンジンにモータジェネレータを設けながらも、モータジェネレータを制御するための装置を小型化して重量増加を抑制することを目的とする。

本発明の一態様に係る航空機エンジンの補機システムは、航空機エンジンを駆動するモータジェネレータと、前記航空機エンジンに搭載された補機を駆動する補機用モータと、前記モータジェネレータの発生電力を変換するコンバータと、前記コンバータとは別体であり、前記モータジェネレータ及び前記補機用モータを駆動可能なインバータと、前記インバータが前記モータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御状態と、前記インバータが前記補機用モータを制御する補機用モータ制御状態とに切り替え可能なスイッチと、前記スイッチを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、モータジェネレータ駆動指令が発生したとの条件が成立したときに前記スイッチを前記モータジェネレータ制御状態にし、前記条件が不成立のときに前記スイッチを前記補機用モータ制御状態にする。

前記構成によれば、コンバータをインバータとは別に設けたので、インバータ機能及びコンバータ機能の両方を有する制御ユニットに比べ、コンバータの小型化に寄与し得る。そして、インバータの駆動対象を切り替え可能とし、補機用モータを駆動するインバータが、モータジェネレータを駆動するインバータとしても利用されるので、モータジェネレータ専用にインバータを設ける必要もない。よって、航空機エンジンにモータジェネレータを設けながらも、モータジェネレータを制御するための装置を全体として小型化でき、重量増加を抑制することができる。

前記制御装置は、前記航空機エンジンの回転数が所定の閾値回転数未満であるときに前記モータジェネレータ駆動指令を発生させる構成としてもよい。

前記構成によれば、エンジン回転数が低いときにモータジェネレータでエンジンを駆動する一方で、エンジン回転数が上がってモータジェネレータによるエンジンの駆動が不要な状態ではインバータを補機用モータの駆動に利用することで、インバータを効率良く共用することができる。

前記補機用モータは、前記航空機エンジンの燃料供給ポンプを駆動するポンプ駆動用モータであり、前記閾値回転数は、前記航空機エンジンの所定の着火回転数よりも大きい値に設定されている構成としてもよい。

前記構成によれば、航空機エンジンが着火回転数よりも大きい値である閾値回転数に到達した後に、エンジンに燃料を供給するためにモータジェネレータ制御状態から補機用モータ制御状態に切り替えるので、補機用モータ制御状態が開始されてから着火完了するまでの間にモータジェネレータが機能しないことで航空機エンジンの回転数が減少しても、着火時にエンジン回転数が着火回転数を下回ることを防止できる。

前記補機用モータは、前記航空機エンジンの燃料供給ポンプを駆動するポンプ駆動用モータであり、前記スイッチは、前記インバータが前記モータジェネレータ及び前記ポンプ駆動モータの両方を制御する同時制御状態にも切り替え可能に構成されており、前記制御装置は、前記航空機エンジンの回転数が前記閾値回転数未満であるときは、前記スイッチを前記モータジェネレータ制御状態にとし、前記航空機エンジンの回転数が前記閾値回転数に到達すると、前記スイッチを前記モータジェネレータ制御状態から前記同時制御状態に切り替え、所定の切替条件の成立後に、前記スイッチを前記同時制御状態から前記補機用モータ制御状態に切り替える構成としてもよい。

前記構成によれば、航空機エンジンの回転数が閾値回転数に到達してから着火完了するまでの間は、モータジェネレータにより航空機エンジンを駆動した状態を保ちながらポンプ駆動モータにより燃料供給が行われるので、補機用モータ制御状態が開始されてから着火されるまでの間に航空機エンジンの回転数が減少することが防止される。よって、閾値回転数を着火回転数よりも大きい値に設定する必要がなく、航空機エンジンがアイドル回転数に到達するまでに掛かる時間が長くなるのを防止できる。

前記少なくとも１つの補機用モータは、前記航空機エンジンの第１及び第２燃料供給ポンプを夫々駆動する第１及び第２ポンプ駆動用モータを含み、前記少なくとも１つのインバータは、前記第１及び第２ポンプ駆動用モータを夫々駆動可能な第１及び第２インタバータを含み、前記少なくとも１つのスイッチは、前記第１インバータと前記第１ポンプ駆動用モータとの間に介設された第１スイッチと、前記第２インバータと前記第２ポンプ駆動用モータとの間に介設された第２スイッチとを含み、前記制御装置は、前記航空機エンジンの回転数が前記閾値回転数未満であるときは、前記第１及び第２スイッチを前記モータジェネレータ制御状態にし、前記航空機エンジンの回転数が前記閾値回転数に到達すると、前記第２スイッチを前記モータジェネレータ制御状態にしたまま前記第１スイッチを前記モータジェネレータ制御状態から前記補機用モータ制御状態に切り替え、所定の切替条件の成立後に、前記第１スイッチを前記補機用モータ制御状態にしたまま前記第２スイッチを前記モータジェネレータ制御状態から前記補機用モータ制御状態に切り替える構成としてもよい。

前記構成によれば、航空機エンジンの回転数が閾値回転数に到達してから着火完了するまでの間は、モータジェネレータにより航空機エンジンを駆動した状態を保ちながら第１ポンプ駆動モータにより燃料供給が行われるので、エンジン回転数が閾値回転数に到達してから着火されるまでの間に航空機エンジンの回転数が減少することが防止される。よって、閾値回転数を着火回転数よりも大きい値に設定する必要がなく、航空機エンジンがアイドル回転数に到達するまでに掛かる時間が長くなるのを防止できる。

前記切替条件は、前記航空機エンジンの回転数が所定の自立回転閾値に到達したとの条件である構成としてもよい。

前記構成によれば、エンジン着火後もモータジェネレータでエンジンの回転を駆動し続けてエンジン回転数を自立回転閾値まで増加させるので、エンジンを安定的にアイドル回転数に到達させることができる。

前記制御装置は、前記航空機エンジンが停止した状態から前記航空機エンジンの回転数が前記閾値回転数に到達するまでの段階で前記モータジェネレータ駆動指令を発生させる構成としてもよい。

前記構成によれば、エンジンの始動時にモータジェネレータでエンジンを駆動する一方で、エンジン始動にモータジェネレータによるエンジンの駆動が不要になった状態ではインバータを補機用モータに利用することで、インバータを効率良く共用することができる。

本発明によれば、航空機エンジンにモータジェネレータを設けながらも、モータジェネレータを制御するための装置を小型化して重量増加を抑制できる。

第１実施形態に係る航空機エンジンの補機システムのブロック図である。 図１に示す補機システムの制御を説明するフローチャートである。 図２に示す制御におけるエンジン回転数の時間的変化を示すグラフである。 第２実施形態に係る航空機エンジンの補機システムのブロック図である。 図４に示す補機システムの制御を説明するフローチャートである。 図５に示す制御におけるエンジン回転数の時間的変化を示すグラフである。 第３実施形態に係る航空機エンジンの補機システムのブロック図である。 図７に示す補機システムの制御を説明するフローチャートである。 図８に示す制御におけるエンジン回転数の時間的変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る航空機エンジンの補機システムのブロック図である。図１に示すように、航空機エンジンの補機システム１は、エンジン２、モータジェネレータ３、燃料供給ポンプ４（補機）、ポンプ駆動用モータ５（補機用モータ）、コンバータ６、インバータ７、スイッチ８、エンジン回転数センサ９及び制御装置１０を備える。

エンジン２は、航空機のガスタービンエンジンである。モータジェネレータ３は、エンジン２の始動時にエンジン回転軸に回転動力を付与してエンジン２を駆動するスタータモータ、又は、エンジン２の稼働中に回転をアシストするためにエンジン２を駆動するアシストモータとしての機能を有する。また、モータジェネレータ３は、エンジン２の始動後の稼働中にエンジン２の回転動力を用いて発電する発電機としての機能を有する。燃料供給ポンプ４は、エンジン２に燃焼用の燃料を供給するポンプである。即ち、燃料供給ポンプ４は、エンジン２に搭載された補機の一例である。ポンプ駆動用モータ５は、燃料供給ポンプ４を動作させるアクチュエータである。即ち、ポンプ駆動用モータ５は、補機用モータの一例である。なお、インバータ７が駆動する補機は、ポンプ駆動用モータ５以外の補機でもよいし、複数の補機でもよい。

コンバータ６は、モータジェネレータ３の発生電力を交流から直流に変換する。インバータ７は、モータジェネレータ３及びポンプ駆動用モータ５を駆動するもので、電源（図示せず）の直流を交流に変換する。本実施形態では、コンバータ６とインバータ７とは、互いに別体であり、別々の装置として提供されている。コンバータ６の電流が流れる回路と、インバータ７の電流が流れる回路とは、互いに異なる。

スイッチ８は、インバータ７がモータジェネレータ３を制御するモータジェネレータ制御状態（Ｍ／Ｇ制御）と、インバータ７がポンプ駆動用モータ５を制御するポンプモータ制御状態（Ｐ／Ｍ制御）と、を選択的に切り替える。エンジン回転数センサ９は、エンジン２の回転軸の回転数を検出するセンサである。

制御装置１０は、モータジェネレータ駆動指令が発生したとの条件が成立したときにスイッチ８をモータジェネレータ３側に接続したモータジェネレータ制御状態とし、当該条件が不成立のときにスイッチ８をポンプ駆動用モータ５側に接続したポンプモータ制御状態（補機用モータ制御状態）にする。ここでは、モータジェネレータ制御状態では、インバータ７がモータジェネレータ３のみを駆動し、ポンプモータ制御状態では、インバータ７がポンプ駆動用モータ５のみを駆動してもよい。制御装置１０は、エンジン回転数センサ９で検出されるエンジン回転数が所定値未満であるときに前記モータジェネレータ駆動指令を発生させる。例えば、制御装置１０は、エンジン２が停止した状態からエンジン回転数が所定の閾値回転数Ｒ_THに到達するまでの始動初期段階に前記モータジェネレータ駆動指令を発生させる。

図２は、図１に示す補機システム１の制御を説明するフローチャートである。図３は、図２に示す制御におけるエンジン回転数の時間的変化を示すグラフである。以下、図１及び３を適宜参照しながら図２の流れに沿って説明する。まず、制御装置１０は、エンジン２の停止状態においてエンジン始動指令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。エンジン始動指令は、航空機のパイロットの操作により発生する。制御装置１０は、エンジン始動指令を受信すると（ステップＳ１：Ｙ）、前記モータジェネレータ駆動指令を発生させ、スイッチ８をモータジェネレータ制御状態にしてインバータ７によりモータジェネレータ３を駆動する（ステップＳ２）。

次いで、制御装置１０は、エンジン回転数センサ９で検出されるエンジン回転数が閾値回転数Ｒ_TH以上になったか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、閾値回転数Ｒ_THは、エンジン２の所定の着火回転数Ｒ_IGよりも大きい値に設定されている。着火回転数Ｒ_THは、モータジェネレータ３の駆動力がなくてもエンジン２が燃料供給ポンプ４からの燃料を燃焼させることが可能な下限回転数としてエンジンの仕様に応じて決められた値である。

エンジン回転数が閾値回転数Ｒ_TH未満であると判定されると（ステップＳ３：Ｎ）、制御装置１０は、スイッチ８をモータジェネレータ制御状態に維持する（ステップＳ２）。他方、エンジン回転数が閾値回転数Ｒ_TH以上であると判定されると（ステップＳ３：Ｙ）、制御装置１０は、前記モータジェネレータ駆動指令を停止し、スイッチ８をポンプモータ制御状態に切り替えてインバータ７によりポンプ駆動用モータ５を駆動する（ステップＳ４）。

その際、エンジン２が着火回転数Ｒ_IGよりも大きい値である閾値回転数Ｒ_THに到達した後に、スイッチ８をモータジェネレータ制御状態からポンプモータ制御状態に切り替えるので、ポンプモータ制御状態が開始されてから着火完了するまでの間にモータジェネレータ３が機能しないことでエンジン回転数が減少しても、着火時にエンジン回転数が着火回転数Ｒ_IGを下回ることを防止できる。そして、エンジン２の燃焼によりエンジン回転数が上昇してアイドル回転数Ｒ_IDに到達することになる。

以上に説明した構成によれば、コンバータ６をインバータ７とは別に設けたので、インバータ機能及びコンバータ機能の両方を有する制御ユニットと比べ、コンバータ６は小型化され得る。例えば、インバータ機能及びコンバータ機能の両方を有するユニット（インバータ−コンバータ）は、主にスイッチング半導体素子で構成されることが多いが、コンバータ機能のみに絞ると、回路構成を全波整流及びDC-DC変換回路などの別回路で構成することもでき、コンバータをインバータ−コンバータよりも小型化できる。

そして、インバータ７の駆動対象を切り替え可能とし、ポンプ駆動用モータ５を駆動するインバータ７が、モータジェネレータ３を駆動するインバータ７としても利用されるので、モータジェネレータ専用にインバータを設ける必要もない。よって、エンジン２にモータジェネレータ３を設けながらも、モータジェネレータ３を制御するための装置を全体として小型化でき、重量増加を抑制することができる。

また、エンジン回転数が低いときにモータジェネレータ３でエンジン２を駆動する一方で、エンジン回転数が上がってモータジェネレータ３によるエンジン２の駆動が不要になった状態ではインバータ７をポンプ駆動用モータ５の駆動に利用することで、インバータ７を効率良く共用することができる。

なお、制御装置１０は、エンジン２の始動時にスイッチ８をモータジェネレータ制御状態にする構成としたが、エンジン２の稼働中に同様の制御を行ってもよい。具体的には、エンジンが失火してエンジン回転数が所定値未満になったときに、モータジェネレータ駆動指令を発生させてスイッチ８をポンプモータ制御状態からモータジェネレータ制御状態に移行させ、エンジン回転数が再び所定値以上になったときに、モータジェネレータ駆動指令を停止させてスイッチ８をモータジェネレータ制御状態からポンプモータ制御状態に移行させ、再着火を行う構成としてもよい。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る航空機エンジンの補機システム１０１のブロック図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。図４に示すように、第２実施形態の補機システム１０１は、エンジン２、モータジェネレータ３、燃料供給ポンプ４（補機）、ポンプ駆動用モータ５（補機用モータ）、コンバータ６、インバータ１０７、スイッチ１０８、エンジン回転数センサ９及び制御装置１１０を備える。

インバータ１０７は、複数のモータを夫々駆動する電流を互いに重畳させることで当該複数のモータを同時に駆動可能に構成されている。スイッチ１０８は、インバータ１０７がモータジェネレータ３を制御するモータジェネレータ制御状態（Ｍ／Ｇ制御）と、インバータ１０７がポンプ駆動用モータ５を制御するポンプモータ制御状態（Ｐ／Ｍ制御）と、インバータ１０７がモータジェネレータ３及びポンプ駆動モータ５の両方を制御する同時制御状態と、を選択的に切り替える。具体的には、スイッチ１０８は、インバータ１０７をモータジェネレータ３に接続する回路に介在する第１スイッチ１０８ａと、インバータ１０７をポンプ駆動用モータ５に接続する回路に介在する第２スイッチ１０８ｂとを有する。

制御装置１１０は、エンジン２が停止した状態からエンジン回転数が閾値回転数（＝着火回転数Ｒ_IG）に到達するまでは、第２スイッチ１０８ｂを開いた状態で第１スイッチ１０８ａを閉じることで、インバータ７がモータジェネレータ３のみを駆動するモータジェネレータ制御状態にする。制御装置１１０は、エンジン回転数が閾値回転数（＝着火回転数Ｒ_IG）に到達すると、第１スイッチ１０８ａを閉じた状態のまま第２スイッチ１０８ｂを閉じることで、インバータ１０７がモータジェネレータ３及びポンプ駆動用モータ５の両方を駆動する同時制御状態に切り替える。制御装置１１０は、エンジン２の着火が完了すると、第２スイッチ１０８ｂを閉じた状態のまま第１スイッチ１０８ａを開くことで、インバータ１０７がポンプ駆動用モータ５のみを駆動するポンプモータ制御状態に切り替える。

図５は、図４に示す補機システム１０１の制御を説明するフローチャートである。図６は、図５に示す制御におけるエンジン回転数の時間的変化を示すグラフである。以下、図４及び６を適宜参照しながら図５の流れに沿って説明する。ステップＳ１，Ｓ２及びＳ４は、第１実施形態と同じである。制御装置１１０は、モータジェネレータ３のみを駆動する状態において、エンジン回転数が着火回転数Ｒ_IG（＝閾値回転数）以上になったか否かを判定する（ステップＳ１３）。

エンジン回転数が着火回転数Ｒ_IG未満であると判定されると（ステップＳ１３：Ｎ）、制御装置１１０は、スイッチ１０８をモータジェネレータ制御状態に維持する（ステップＳ２）。他方、エンジン回転数が着火回転数Ｒ_IG以上であると判定されると（ステップＳ１３：Ｙ）、制御装置１１０は、スイッチ１０８を同時制御状態に切り替えてインバータ７によりモータジェネレータ３及びポンプ駆動用モータ５の両方を駆動する（ステップＳ１４）。

次いで、制御装置１１０は、所定の切替条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１５）。具体的には、エンジン２において燃料供給ポンプ４から供給される燃料により着火してエンジン回転数が増加し、エンジン回転数が所定の自立回転閾値Ｒ_S以上になったか否かを判定する（ステップＳ１５）。なお、自立回転閾値Ｒ_Sとは、エンジン２が着火してもエンジン２の機械抵抗等によりエンジン回転数の上昇が不十分で自立回転閾値Ｒ_Sに到達しなければ、エンジン２をアイドル回転数に安定的に到達させることができない回転数のことである。即ち、エンジン回転数がアイドル回転数Ｒ_IDに安定的に到達するためには、エンジン回転数が着火回転数Ｒ_IG以上になってから更に自立回転閾値Ｒ_S以上になることが必要になる。

なお、本実施形態においては、自立回転閾値Ｒ_Sは、着火回転数Ｒ_IGとアイドル回転数Ｒ_IDとの間の値に設定されるが、必ずしもそのような値にしなくてもよい。即ち、インバータ１０７がモータジェネレータ３及びポンプ駆動モータ５の両方を制御する同時制御が長くなることを許容し、エンジン回転数が確実にアイドル回転数への到達することを重視する場合には、自立回転閾値Ｒ_Sをアイドル回転数Ｒ_ID以上に設定してもよい。

エンジン回転数が自立回転閾値Ｒ_S以上になっていないと判定されると（ステップＳ１５：Ｎ）、制御装置１１０は、同時制御状態を維持する（ステップＳ１４）。他方、エンジン回転数が自立回転閾値Ｒ_S以上になったと判定されると（ステップＳ１５：Ｙ）、制御装置１１０は、スイッチ１０８をポンプモータ制御状態に切り替えてインバータ１０７によりポンプ駆動用モータ５のみを駆動する（ステップＳ４）。

以上の構成によれば、エンジン回転数が閾値回転数（＝着火回転数Ｒ_IG）に到達してから着火が完了するまでの間は、モータジェネレータ３によりエンジン２を駆動した状態を保ちながらポンプ駆動用モータ５により燃料供給が行われるので、ポンプモータ制御状態が開始されてから着火完了するまでの間にエンジン回転数が減少することが防止される。よって、閾値回転数を着火回転数Ｒ_IGよりも大きい値に設定する必要がなく、エンジン２の始動に掛かる時間が長くなるのを防止できる。

また、エンジン着火後もモータジェネレータ３とポンプ駆動用モータ５との両方を駆動する同時制御を継続すれば、モータジェネレータ３でエンジン２の回転を駆動し続けてエンジン回転数を自立回転閾値Ｒ_Sまで増加させることができるので、エンジン２をアイドル回転数に安定的に到達させることもできる。

なお、ステップＳ１５においてエンジン回転数が所定の自立回転閾値Ｒ_S以上になったか否かを判定する構成は必須ではない。例えば、ステップＳ１５における切替条件は、エンジン回転数の上昇率が直前の上昇率よりも所定幅を超えて増加したとの条件でもよい。また、切替条件は、ポンプ駆動用モータ５を駆動開始してから所定時間経過したとの条件でもよい。さらに、切替条件は、エンジン２が着火完了したとの条件でもよい。即ち、スイッチ１０８が最終的に同時制御状態からポンプモータ制御状態に切り替えられればよい。また、図６の例では、ステップＳ１３の閾値回転数を着火回転数Ｒ_IGと同じに設定したが、当該閾値回転数を着火回転数Ｒ_IGより若干大きい値にしても構わない。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係る航空機エンジンの補機システム２０１のブロック図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。図７に示すように、第３実施形態の補機システム２０１は、エンジン２、モータジェネレータ３、第１燃料供給ポンプ２０４Ａ（補機）、第２燃料供給ポンプ２０４Ｂ、第１ポンプ駆動用モータ２０５Ａ（補機用モータ）、第２ポンプ駆動用モータ２０５Ｂ（補機用モータ）、コンバータ６、第１インバータ２０７Ａ、第２インバータ２０７Ｂ、第１スイッチ２０８Ａ、第２スイッチ２０８Ｂ、エンジン回転数センサ９及び制御装置２１０を備える。

第１燃料供給ポンプ２０４Ａ及び第２燃料供給ポンプ２０４Ｂは、それぞれエンジン２に燃料を供給する。第１ポンプ駆動用モータ２０５Ａ及び第２ポンプ駆動用モータ２０５Ｂは、それぞれ第１燃料供給ポンプ２０４Ａ及び第２燃料供給ポンプ２０４Ｂを駆動する。第１インバータ２０７Ａ及び第２インバータ２０７Ｂは、第１ポンプ駆動用モータ２０５Ａ及び第２ポンプ駆動用モータ２０５Ｂを夫々制御可能で、かつ、モータジェネレータ３を制御可能に構成されている。

第１スイッチ２０８Ａは、第１インバータ２０７Ａがモータジェネレータ３を制御するモータジェネレータ制御状態（Ｍ／Ｇ制御）と、第１インバータ２０７Ａが第１ポンプ駆動用モータ２０５Ａを制御するポンプモータ制御状態（Ｐ／Ｍ制御）とを選択的に切り替える。第２スイッチ２０８Ｂは、第２インバータ２０７Ｂがモータジェネレータ３を制御するモータジェネレータ制御状態（Ｍ／Ｇ制御）と、第２インバータ２０７Ｂが第２ポンプ駆動用モータ２０５Ｂを制御するポンプモータ制御状態（Ｐ／Ｍ制御）とを選択的に切り替える。

制御装置２１０は、エンジン２が停止した状態からエンジン回転数が閾値回転数（＝着火回転数Ｒ_IG）に到達するまでは、第１及び第２スイッチ２０８Ａ，２０８Ｂをモータジェネレータ制御状態（Ｍ／Ｇ制御）にする。制御装置２１０は、エンジン回転数が閾値回転数（＝着火回転数Ｒ_IG）に到達すると、第２スイッチ２０８Ｂをモータジェネレータ制御状態にしたままの状態で第１スイッチ２０８Ａをポンプモータ制御状態（Ｐ／Ｍ制御）に切り替える。制御装置２１０は、エンジン２の着火が完了すると、第１スイッチ２０８Ａをポンプモータ制御状態にした状態のまま第２スイッチ２０８Ｂをモータジェネレータ制御状態にしたままの状態で第１スイッチ２０８Ａをポンプモータ制御状態に切り替える。

図８は、図７に示す補機システム２０１の制御を説明するフローチャートである。図９は、図８に示す制御におけるエンジン回転数の時間的変化を示すグラフである。以下、図７及び９を適宜参照しながら図８の流れに沿って説明する。制御装置２１０は、エンジン始動指令を受信すると（ステップＳ１：Ｙ）、第１及び第２スイッチ２０８Ａ，２０８Ｂをモータジェネレータ制御状態にして第１及び第２インバータ２０７Ａ，２０７Ｂによりモータジェネレータ３を駆動する（ステップＳ２２）。このとき、第１及び第２インバータ２０７Ａ，２０７Ｂからの各電流は互いに重畳されてモータジェネレータ３に供給される。

次いで、制御装置２１０は、エンジン回転数が着火回転数Ｒ_IG以上になったと判定されると（ステップＳ１３：Ｎ）、第２スイッチ２０８Ｂをモータジェネレータ制御状態に維持したまま、第１スイッチ２０８Ａをポンプモータ制御状態に切り替えて第１インタバータ２０７Ａにより第１ポンプ駆動用モータ２０５Ａを駆動する（ステップＳ２４）。

次いで、制御装置２１０は、エンジン２において第１燃料供給ポンプ２０４Ａから供給される燃料により着火してエンジン回転数が増加することで、エンジン回転数が前述の自立回転閾値Ｒ_S以上になったと判定されると（ステップＳ１５：Ｙ）、第１スイッチ２０８Ａをポンプモータ制御状態に維持したまま、第２スイッチ２０８Ｂをポンプモータ制御状態に切り替えて第２インタバータ２０７Ｂにより第２ポンプ駆動用モータ２０５Ｂを駆動する（ステップＳ２６）。なお、ステップＳ１５における切替条件は、第２実施形態で述べように、自立回転閾値Ｒ_Sの閾値判定には限られない。

以上の構成によれば、エンジン回転数が閾値回転数（＝着火回転数Ｒ_IG）に到達してから着火が完了するまでの間は、モータジェネレータ３によりエンジン２を駆動した状態を保ちながら第１ポンプ駆動用モータ２０５Ａにより燃料供給が行われるので、エンジン回転数が閾値着火回転数Ｒ_IGを超えてから着火完了するまでの間にエンジン回転数が減少することが防止される。よって、閾値回転数を着火回転数Ｒ_IGよりも大きい値に設定する必要がなく、エンジン２の始動に掛かる時間が長くなるのを防止できる。

また、エンジン着火後もモータジェネレータ３とポンプ駆動用モータ２０５Ａとの両方を駆動する制御を継続すれば、モータジェネレータ３でエンジン２の回転を駆動し続けてエンジン回転数を自立回転閾値Ｒ_Sまで増加させることができるので、エンジン２をアイドル回転数に安定的に到達させることもできる。

また、燃料供給ポンプ２０４Ａ，２０４Ｂ、ポンプ駆動用モータ２０５Ａ，２０５Ｂ及びインバータ２０７Ａ，２０７Ｂ、スイッチ２０８Ａ，２０８Ｂがそれぞれ複数あるため、補機システム２０１の冗長化を図ることもできる。なお、図９の例では、閾値回転数を着火回転数Ｒ_IGと同じに設定したが、当該閾値回転数を着火回転数Ｒ_IGより若干大きい値にしても構わない。

１，１０１，２０１ 補機システム
２ エンジン
３ モータジェネレータ
４，２０４Ａ，２０４Ｂ 燃料供給ポンプ（補機）
５，２０５Ａ，２０５Ｂ ポンプ駆動用モータ（補機用モータ）
６ コンバータ
７，１０７，２０７Ａ，２０７Ｂ インバータ
８，１０８，２０８Ａ，２０８Ｂ スイッチ
１０，１１０，２１０ 制御装置

Claims (7)

1. 航空機エンジンを駆動するモータジェネレータと、
   前記航空機エンジンに搭載された補機を駆動する少なくとも１つの補機用モータと、
   前記モータジェネレータの発生電力を変換するコンバータと、
   前記コンバータとは別体であり、前記モータジェネレータ及び前記補機用モータを駆動可能な少なくとも１つのインバータと、
   前記インバータが前記モータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御状態と、前記インバータが前記補機用モータを制御する補機用モータ制御状態とに切り替え可能な少なくとも１つのスイッチと、
   前記スイッチを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、モータジェネレータ駆動指令が発生したとの条件が成立したときに前記スイッチを前記モータジェネレータ制御状態にし、前記条件が不成立のときに前記スイッチを前記補機用モータ制御状態にする、航空機エンジンの補機システム。
2. 前記制御装置は、前記航空機エンジンの回転数が所定の閾値回転数未満であるときに前記モータジェネレータ駆動指令を発生させる、請求項１に記載の航空機エンジンの補機システム。
3. 前記補機用モータは、前記航空機エンジンの燃料供給ポンプを駆動するポンプ駆動用モータであり、
   前記閾値回転数は、前記航空機エンジンの所定の着火回転数よりも大きい値に設定されている、請求項２に記載の航空機エンジンの補機システム。
4. 前記補機用モータは、前記航空機エンジンの燃料供給ポンプを駆動するポンプ駆動用モータであり、
   前記スイッチは、前記インバータが前記モータジェネレータ及び前記ポンプ駆動モータの両方を制御する同時制御状態にも切り替え可能に構成されており、
   前記制御装置は、
   前記航空機エンジンの回転数が前記閾値回転数未満であるときは、前記スイッチを前記モータジェネレータ制御状態にし、
   前記航空機エンジンの回転数が前記閾値回転数に到達すると、前記スイッチを前記モータジェネレータ制御状態から前記同時制御状態に切り替え、
   所定の切替条件の成立後に、前記スイッチを前記同時制御状態から前記補機用モータ制御状態に切り替える、請求項２に記載の航空機エンジンの補機システム。
5. 前記少なくとも１つの補機用モータは、前記航空機エンジンの第１及び第２燃料供給ポンプを夫々駆動する第１及び第２ポンプ駆動用モータを含み、
   前記少なくとも１つのインバータは、前記第１及び第２ポンプ駆動用モータを夫々駆動可能な第１及び第２インタバータを含み、
   前記少なくとも１つのスイッチは、前記第１インバータと前記第１ポンプ駆動用モータとの間に介設された第１スイッチと、前記第２インバータと前記第２ポンプ駆動用モータとの間に介設された第２スイッチとを含み、
   前記制御装置は、
   前記航空機エンジンの回転数が前記閾値回転数未満であるときは、前記第１及び第２スイッチを前記モータジェネレータ制御状態にし、
   前記航空機エンジンの回転数が前記閾値回転数に到達すると、前記第２スイッチを前記モータジェネレータ制御状態にしたまま前記第１スイッチを前記モータジェネレータ制御状態から前記補機用モータ制御状態に切り替え、
   所定の切替条件の成立後に、前記第１スイッチを前記補機用モータ制御状態にしたまま前記第２スイッチを前記モータジェネレータ制御状態から前記補機用モータ制御状態に切り替える、請求項２に記載の航空機エンジンの補機システム。
6. 前記切替条件は、前記航空機エンジンの回転数が所定の自立回転閾値に到達したとの条件である、請求項５に記載の航空機エンジンの補機システム。
7. 前記制御装置は、前記航空機エンジンが停止した状態から前記航空機エンジンの回転数が前記閾値回転数に到達するまでの段階で前記モータジェネレータ駆動指令を発生させる、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の航空機エンジンの補機システム。
   

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