JP2701519B2 - Misfire detector for gas turbine engine - Google Patents
Misfire detector for gas turbine engineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービン機関の失火検出装置に関し、特
に、自動車に搭載される二軸式ガスタービン機関の失火
検出装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a misfire detection device for a gas turbine engine, and more particularly to a misfire detection device for a two-shaft gas turbine engine mounted on an automobile.
第6図は自動変速機付の自動車に搭載される従来の二
軸式ガスタービン機関の一般的な構成の一例を示すもの
である。FIG. 6 shows an example of a general configuration of a conventional two-shaft gas turbine engine mounted on an automobile having an automatic transmission.
二軸式ガスタービン機関では、スタータSMによってフ
ロントギヤF/Gが回転して起動すると、吸気はコンプレ
ッサCにて圧縮され、熱交換器HEにて加熱され、燃焼器
CCにてアクチュエータA1により供給される燃料と混合さ
れて燃焼し、その燃焼ガスがコンプレッサCと同軸のコ
ンプレッサタービンCTを回転させる。このコンプレッサ
タービンCTの回転数がコンプレッサCの圧縮度を左右
し、両者は総称してガスジェネレータGGと呼ばれる。コ
ンプレッサタービンCTを駆動した燃焼ガスは、アクチュ
エータA2に調整される可変ノズルVNを経てパワ(出力)
タービンPTを駆動した後、熱交換器HEを経て排気ガスと
なって大気に排出される。そして、パワタービンPTの回
転は減速歯車R/Gによって減速されて自動変速機A/Tに伝
えられ、シフト状態に応じた回転数に変換された後に差
動歯車Dを介して車輪Wに伝達される。In a two-shaft gas turbine engine, when the front gear F / G is rotated and started by the starter SM, the intake air is compressed by the compressor C, heated by the heat exchanger HE, and
The fuel is mixed with fuel supplied by the actuator A1 at the CC and burns, and the combustion gas rotates a compressor turbine CT coaxial with the compressor C. The number of rotations of the compressor turbine CT determines the degree of compression of the compressor C, and both are collectively called a gas generator GG. The combustion gas that drives the compressor turbine CT passes through the variable nozzle VN, which is adjusted by the actuator A2, and outputs power (output).
After driving the turbine PT, the gas becomes exhaust gas through the heat exchanger HE and is discharged to the atmosphere. Then, the rotation of the power turbine PT is reduced by the reduction gear R / G and transmitted to the automatic transmission A / T. After being converted to a rotational speed corresponding to the shift state, the rotation is transmitted to the wheels W via the differential gear D. You.
なお、アクチュエータA1,A2は制御回路CONTによって
機関の運転状態に応じて駆動され、この為、制御回路CO
NTにはアクセルペダルAPの開度や図示しないセンサから
の機関の運転状態パラメータが入力される。また、一般
に、第6図のの位置の吸気圧をP3、の位置の温度を
T4というように、吸気圧Pや温度Tに付された添え字は
○で囲まれた番号の位置の吸気圧Pや温度Tを示す。The actuators A1 and A2 are driven by the control circuit CONT in accordance with the operating state of the engine.
NT is input with the opening degree of the accelerator pedal AP and the operating state parameters of the engine from a sensor (not shown). In general, the intake pressure of the position of the FIG. 6 P 3, the temperature of the position of
So on T 4, subscript attached to the intake air pressure P and temperature T denotes the intake air pressure P and temperature T of the position of the enclosed number ○.
ところで、一般に、車両用のガスタービン機関におい
ては、点火プラグに火花を飛ばすのは始動時のみであっ
た。ところが、車両減速時においては、アイドリング燃
料よりも少ない燃料噴射量となるために燃料の微粒化が
悪くなり、燃焼器CCに吹き消え(失火)が発生すること
があった。そして、失火が発生した時は機関を停止させ
ないと燃料が燃焼器CCに溜まってしまい、燃料が燃焼器
CC内に溜まりすぎると再着火できなかったり、着火が出
来ても燃料過剰状態で機関が焼損してしまう恐れがあっ
た。By the way, in general, in a gas turbine engine for a vehicle, sparks are emitted from an ignition plug only at the time of starting. However, when the vehicle is decelerated, the fuel injection amount is smaller than the idling fuel, so that the atomization of the fuel is deteriorated, and the combustor CC may blow out (misfire). If a misfire occurs, the fuel must accumulate in the combustor CC unless the engine is stopped.
There is a risk that re-ignition could not be performed if the fuel was accumulated in the CC too much, or even if ignition could occur, the engine would be burned due to excessive fuel.
このような機関の失火状態を運転者に判断させること
も考えられる。しかしながら、ガスタービン機関を搭載
したガスタービン車の運転特性を熟知した運転者であれ
ば、失火の判断を行うことができ、失火時に機関のイグ
ニッションを切るという対策もとることができるが、一
般の運転者がこの機関の失火の判断を行うことは困難で
ある。It is conceivable to make the driver judge such a misfire state of the engine. However, a driver who is familiar with the operating characteristics of a gas turbine vehicle equipped with a gas turbine engine can judge a misfire, and can take measures to turn off the ignition of the engine at the time of a misfire. It is difficult for the driver to make a determination of the misfire of this engine.
そこで、点火装置を始動時以外の時にも作動させられ
るようにし、失火し易い運転状態の検出時は自動的に点
火装置を作動させることにより失火の発生を未然に防止
するガスタービン機関の制御装置(特開昭59−18238号
公報)や、失火気味になった時には所定期間内で燃焼が
回復するまで点火装置を作動させるガスタービンの制御
装置(特開昭59−18237号公報)が提案されている。ま
た、失火の判断を、出力タービンPTの出口温度T6の下降
速度やガスジェネレータGGの回転速度の下降速度によっ
て行う装置(特開昭59−18241号公報)も提案されてい
る。Therefore, a control device for a gas turbine engine that prevents the occurrence of a misfire by enabling the ignition device to be operated at times other than at the time of starting and automatically operating the ignition device when an operating state that easily misfires is detected. (JP-A-59-18238) and a gas turbine control device that activates an ignition device until combustion recovers within a predetermined period when a misfire is about to occur (JP-A-59-18237). ing. Moreover, the determination of misfire, apparatus (JP 59-18241 JP) performed by lowering speed of the rotational speed of the lowering speed and the gas generator GG outlet temperature T 6 of the power turbine PT also been proposed.
ところが、前述の提案の制御装置では、二軸式ガスタ
ービン機関の失火の判断を、出力タービンPTの出口温度
T6の単位時間Δt当たりの下降速度T6/Δtや、ガスジ
ェネレータGGの回転速度の単位時間Δt当たりの下降速
度N1/Δtで行っているが、T6/Δtの値やN1/Δtの値
が大きいからといって、減速時には必ずしも失火したも
のと見做すことはできないという問題がある。However, the control device proposed above determines the misfire of the two-shaft gas turbine engine based on the outlet temperature of the output turbine PT.
And lowering speed T 6 / Delta] t per unit time Delta] t of T 6, is performed at a lowering speed N 1 / Delta] t of the rotation speed per unit time Delta] t of the gas generator GG, the value of T 6 / Delta] t and N 1 / Even if the value of Δt is large, there is a problem that it is not necessarily considered that a misfire has occurred at the time of deceleration.
そこで、本発明者は二軸式ガスタービン機関の失火の
条件について鋭意検討し、二軸式ガスタービン機関の失
火が最も良く発生するのは、二軸式ガスタービン機関が
減速状態から他の運転状態に移行する場合、即ち、機関
の回転が落ちた後に復帰する場合であることを見出し、
本発明をなしたのである。The inventor of the present invention has intensively studied the conditions for misfire of the two-shaft gas turbine engine. State, that is, a case where the engine returns after the rotation of the engine has dropped,
The present invention has been made.
従って、本発明の目的は、前記従来のガスタービン車
の有する課題を解消し、二軸式ガスタービン機関の運転
制御特性を利用して容易にかつ正確にガスタービン機関
の失火状態を検出することができる失火検出装置を提供
することにある。Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the conventional gas turbine vehicle and to easily and accurately detect the misfire state of the gas turbine engine by utilizing the operation control characteristics of the two-shaft gas turbine engine. It is an object of the present invention to provide a misfire detection device capable of performing the above-mentioned.
前記目的を達成する本発明の二軸式ガスタービン機関
の構成が第1図に示される。FIG. 1 shows a configuration of a two-shaft gas turbine engine of the present invention that achieves the above object.
本発明は、ガスジェネレータGGと、燃焼器CCと、別軸
の出力タービンPTを備えた二軸式ガスタービン機関の失
火検出装置であって、運転状態判定手段1はガスジェネ
レータGGの運転条件を判断する。そして、この判定手段
1により機関が減速と判定された時に、温度記憶手段2
は出力タービンPTの出口温度T6を失火判定温度T6Cとし
て記憶し、判定手段1により機関が減速状態から他の運
転状態に移行したと判定された時に、温度比較手段3は
出力タービンPTの出口温度T6と失火判定温度T6Cとを比
較する。そして、温度比較手段3により出力タービンPT
の出口温度T6が失火判定温度T6Cより低いと判定された
時に、失火判定手段4は機関の失火を判断する。The present invention relates to a misfire detection device for a two-shaft gas turbine engine including a gas generator GG, a combustor CC, and a separate-shaft output turbine PT, wherein the operating state determining means 1 determines operating conditions of the gas generator GG. to decide. When the determination means 1 determines that the engine is decelerating, the temperature storage means 2
Stores the outlet temperature T 6 of the power turbine PT misfire determination temperature T 6C, when the engine by determining means 1 is determined to have shifted from the deceleration state to another operating state, the temperature comparison means 3 of the power turbine PT the outlet temperature T 6 compares the misfire determination temperature T 6C. Then, the output turbine PT is output by the temperature comparing means 3.
When the outlet temperature T 6 is determined to be lower than the misfire determination temperature T 6C, the misfire determination means 4 determines the misfire of the engine.
本発明のガスタービン機関の失火検出装置によれば、
ガスジェネレータGGの減速状態が検出されると、減速中
の出力タービンPTの出口温度T6が失火判定温度T6Cとし
て記憶される。そして、ガスジェネレータGGが減速状態
からその他の運転状態に移行したことが検出されると、
移行後の出力タービンPTの出口温度T6が失火判定温度T
6Cと比較され、出力タービンPTの出口温度T6が失火判定
温度T6Cより低いときに機関が失火したと判定される。According to the misfire detection device for a gas turbine engine of the present invention,
When decelerating state of the gas generator GG is detected, the outlet temperature T 6 of the power turbine PT during deceleration is stored as the misfire determination temperature T 6C. When it is detected that the gas generator GG has shifted from the deceleration state to another operation state,
The outlet temperature T 6 of the output turbine PT after the shift is the misfire determination temperature T
It is compared to 6C, the engine is determined to have a misfire when the outlet temperature T 6 of the power turbine PT is less than the misfire determination temperature T 6C.
以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第2図は自動変速機付き車両に搭載された本発明の二
軸式ガスタービン機関の一実施例の構成を示すものであ
り、第6図に示した二軸式ガスタービン機関と同じ構成
部品については同じ符号(記号)を付してある。FIG. 2 shows a configuration of an embodiment of a two-shaft gas turbine engine of the present invention mounted on a vehicle with an automatic transmission, and has the same components as the two-shaft gas turbine engine shown in FIG. Are given the same symbols (symbols).
図においてGTはガスタービンであり、このガスタービ
ンGTには燃料ポンプ,オイルポンプ,スタークSM等が接
続するフロントギヤF/G、コンプレッサC、熱交換切H
E、燃焼器CC、コンプレッサCに回転軸で直結されたコ
ンプレッサタービンCT、可変ノズルVN、出力タービンPT
及び減速歯車R/G等がある。図示しないスタータによっ
てフロントギヤF/Gが回転するガスタービンGTの起動時
には、コンプレッサCから燃焼器CCに入る吸気とアクチ
ュエータA1から燃焼器CCに供給される燃料とが混合さ
れ、点火プラグPLの火花によって着火して燃焼が開始さ
れる。In the figure, GT is a gas turbine. This gas turbine GT has a front gear F / G, a compressor C, and a heat exchanger H connected to a fuel pump, an oil pump, a Stark SM, and the like.
E, compressor turbine CT, variable nozzle VN, power turbine PT directly connected to the combustor CC and compressor C with a rotating shaft
And reduction gear R / G. When starting the gas turbine GT in which the front gear F / G rotates by a starter (not shown), the intake air entering the combustor CC from the compressor C and the fuel supplied to the combustor CC from the actuator A1 are mixed, and the spark of the spark plug PL Ignited to start combustion.
ガスタービンGTの起動後は、吸気はコンプレッサCに
て圧縮され、熱交換器HEにて加熱され、燃焼器CCにて燃
料と混合されて燃焼し、その燃焼ガスがコンプレッサタ
ービンCTを回転させる。コンプレッサタービンCTを駆動
した燃焼ガスは、可変ノズルVNを経てパワタービンPTを
駆動した後、熱交換器HEを経て排気ガスとなって大気に
排出される。A2は可変ノズルVNの開度を調整するアクチ
ュエータである。After the start of the gas turbine GT, the intake air is compressed by the compressor C, heated by the heat exchanger HE, mixed with fuel in the combustor CC and burned, and the combustion gas rotates the compressor turbine CT. The combustion gas that has driven the compressor turbine CT drives the power turbine PT via the variable nozzle VN, and then is discharged to the atmosphere as exhaust gas via the heat exchanger HE. A2 is an actuator for adjusting the opening of the variable nozzle VN.
ガスタービンGTの減速歯車R/Gには自動変速機A/Tが接
続されており、ガスタービンGTのパワタービンPTの回転
は減速歯車R/Gによって減速されて自動変速機A/Tに伝え
られ、ここで内蔵されたトルクコンバータ及び変速機構
を介してシフト状態に応じた回転数に変換されて車軸駆
動出力となり、図示しない差動歯車を経て駆動輪を回転
させる。なお、トルクコンバータにはロックアップクラ
ッチが設けられることもある。The automatic transmission A / T is connected to the reduction gear R / G of the gas turbine GT, and the rotation of the power turbine PT of the gas turbine GT is reduced by the reduction gear R / G and transmitted to the automatic transmission A / T. Here, the rotational speed is converted into an axle drive output through a built-in torque converter and a speed change mechanism according to the shift state, and the drive wheels are rotated via a differential gear (not shown). Note that a lock-up clutch may be provided in the torque converter.
ガスタービンGTおよび自動変速機A/Tを制御する制御
回路10には、アナログ信号用の入力インタフェースIN
a、デジタル信号用の入力インタフェースINd、入力イン
タフェースINaからの信号をデジタル変換するアナログ
−デジタル変換器A/D、中央処理ユニットCPU、ランダム
アクセスメモリRAM、読み出し専用メモリROM、および出
力回路OUT等があり、それぞれバスライン11で接続され
ている。The control circuit 10 for controlling the gas turbine GT and the automatic transmission A / T has an input interface IN for analog signals.
a, an input interface INd for digital signals, an analog-digital converter A / D for digitally converting a signal from the input interface INa, a central processing unit CPU, a random access memory RAM, a read-only memory ROM, and an output circuit OUT. And are connected by a bus line 11, respectively.
また、二軸式ガスタービン機関には、大気温T0を検出
する温度センサST0,ガスジェネレータGGの回転数N1を検
出する回転数センサSN1,コンプレッサCの出口温度T3を
検出する温度センサST3と出口圧力P3を検出する圧力セ
ンサSP3,燃焼器CCの入口温度T35を検出する温度センサS
T35,出力タービンPTの出口温度を検出する温度センサST
6,減速歯車R/Gを経たガスタービンGTの回転数N3を検出
する回転数センサSN3,及び車軸駆動回転数NPを検出する
回転数センサSNP等が設けられている。Further, in the two-shaft gas turbine engine, the temperature sensor ST 0 for detecting the atmospheric temperature T 0, the rotational speed sensor SN 1 for detecting a rotational speed N 1 of the gas generator GG, which detects the outlet temperature T 3 of the compressor C temperature sensor S for detecting the pressure sensor SP 3, the inlet temperature T 35 of the combustor CC for detecting a temperature sensor ST 3 and the outlet pressure P 3
T 35 , temperature sensor ST that detects the outlet temperature of the output turbine PT
6, speed sensor SN 3, and the rotational speed sensor SN P for detecting the axle drive rotational speed N P is provided for detecting the rotational speed N 3 of the gas turbine GT having passed through the reduction gear R / G.
アナログ信号用の入力インタフェースINaには、ガス
タービンGTに設けられた前述のセンサからの信号N1,N3,
NP,P3,T0,T35,T6やアクセルペダルからのアクセル踏み
込み量信号θacc等が入力され、デジタル信号用の入力
インタフェースINdにはキースイッチからのオンオフ信
号、シフトレバーからのシフト位置信号、ブレーキから
のブレーキ信号等のデジタル信号が入力される。The input interface INa for analog signals includes signals N 1 , N 3 ,
N P , P 3 , T 0 , T 35 , T 6 , accelerator depression amount signal θacc from the accelerator pedal, etc. are input, and on / off signal from the key switch and shift from the shift lever are input to the input interface INd for digital signal. Digital signals such as a position signal and a brake signal from a brake are input.
一方、出力回路OUTからは、燃焼器CCのアクチュエー
タA1に対して燃料流量(燃料噴射量)を指示する信号G
f、アクチュエータA2に対して可変ノズルVNの開度を指
示する信号αS、トルクコンバータのロックアップクラ
ッチのオンオフを指示する信号S3、自動変速機A/Tの変
速信号S1,S2やスロットルワイヤ信号θW、点火プラグP
Lへのイグニッション信号IG等が出力される。On the other hand, from the output circuit OUT, a signal G instructing the fuel flow rate (fuel injection amount) to the actuator A1 of the combustor CC.
f, a signal α S for instructing the opening degree of the variable nozzle VN to the actuator A2, a signal S 3 for instructing on / off of a lock-up clutch of the torque converter, a shift signal S 1 , S 2 of the automatic transmission A / T, Throttle wire signal θ W , spark plug P
An ignition signal IG or the like to L is output.
ガスタービンGTの運転中の燃料流量Gfは、ガスジェネ
レータGGの回転数N1、コンプレッサCの出口圧力P3、燃
焼器CCの入口温度T35、およびアクセル踏み込み量θacc
を基に、制御回路10により演算される。燃料流量Gfの信
号はアクチュエータA1に入力され、図示しない燃料噴射
ノズルから燃料流量Gfに見合った燃料が噴射される。燃
料流量Gfは減速時のみ、ガスタービンGTのアイドリング
噴射量Gfiよりも小さくなる。また、点火プラグPLは制
御回路10からのイグニッション信号IGにより制御され
る。The fuel flow rate Gf during the operation of the gas turbine GT includes the rotation speed N 1 of the gas generator GG, the outlet pressure P 3 of the compressor C, the inlet temperature T 35 of the combustor CC, and the accelerator depression amount θacc.
Is calculated by the control circuit 10 based on The signal of the fuel flow rate Gf is input to the actuator A1, and fuel corresponding to the fuel flow rate Gf is injected from a fuel injection nozzle (not shown). The fuel flow rate Gf becomes smaller than the idling injection amount Gfi of the gas turbine GT only during deceleration. The ignition plug PL is controlled by an ignition signal IG from the control circuit 10.
第3図は二軸式ガスタービン機関の制御特性を示すも
ので、横軸がガスジェネレータGGの回転速度N1、縦軸が
燃料流量Gfを示している。一般にガスタービンGTの制御
は第3図に示すように、ステージ〜で示す加速ライ
ン、比例制御ライン、減速ラインで囲まれた四辺形の中
で行われるようになっている。FIG. 3 shows the control characteristics of the two-shaft gas turbine engine. The horizontal axis shows the rotation speed N 1 of the gas generator GG, and the vertical axis shows the fuel flow rate Gf. Generally, as shown in FIG. 3, the control of the gas turbine GT is performed in a quadrilateral surrounded by an acceleration line, a proportional control line, and a deceleration line indicated by stages.
ところで、これまで最も良く失火が発生するのは減速
ラインから他の運転状態に切り換わる時点、即ち、機関
の回転が落ちた後に復帰するところで失火する。減速状
態から他の運転状態に移行する場合、機関の回転速度が
落ちてきて、ある一定の目標値に来たら比例制御ライン
に乗るが、回転速度が落ちすぎたら燃料を増やし、上が
りすぎたら燃料を減らす切り換わりの点(第3図のA
点)がある。このとき、この切り換わりの角の部分で燃
料の出具合で火が消えて燃料が出っ放しになることがあ
るのである。By the way, the most common misfire has occurred so far at the time of switching from the deceleration line to another operation state, that is, at the point where the engine returns after the rotation of the engine has dropped. When shifting from the deceleration state to another operation state, the engine speed drops and it gets on a proportional control line when it reaches a certain target value, but increases the fuel if the rotation speed is too low and increases the fuel if it is too high (A in FIG. 3)
Point). At this time, the fire may be extinguished and the fuel may be released at the corner of the switching due to the fuel output.
そこで、本発明では切換点Aにおける出力タービンPT
の出口温度T6の変化を検出し、温度が上がらなければ失
火があったと判断する。即ち、減速ライン(ステージ
)と比例制御ライン(ステージ)の切り換わりで出
力タービンPTの出口温度T6の上がり具合で失火を検出す
る。Therefore, in the present invention, the output turbine PT at the switching point A is
Detecting a change in outlet temperature T 6, it is determined that the temperature there is a misfire if rise. That is, to detect the misfire up condition of the power turbine PT outlet temperature T 6 in the switching of the deceleration line (stage) and the proportional control line (stage).
第4図は第2図の制御回路10の以上のような失火検出
手順の一実施例を示すフローチャートであり、この実施
例では、出力タービンPTの出口温度T6の変化を減速ライ
ンから比例制御ラインに切り換わる点で検出して、温度
変化が10℃以上なければ失火と見做すようにしている。
以下に二軸式ガスタービン機関の失火検出の手順を第4
図を用いて詳しく説明するが、この手順において使用さ
れる機関の運転状態パラメータは第5図に示すメインル
ーチンで読み込まれているものとする。第4図の制御は
所定周期、例えば、60ms毎に実行される。Figure 4 is a flow chart showing an embodiment of a misfire detection procedure as described above for the control circuit 10 of FIG. 2, in this embodiment, proportional control of the deceleration line changes in outlet temperature T 6 of the power turbine PT It is detected at the point of switching to the line, and if the temperature change does not exceed 10 ° C., it is considered that a misfire has occurred.
The procedure for detecting misfires in a twin-shaft gas turbine engine
As will be described in detail with reference to the drawings, it is assumed that the operating state parameters of the engine used in this procedure have been read in the main routine shown in FIG. The control of FIG. 4 is executed at a predetermined cycle, for example, every 60 ms.
ステップ401ではガスジェネレータGGの回転速度N1が2
0000rpm以上か否かを判定する。この判定は機関が始動
後か否かを調べるものであり、N1≧20000rpmのときに機
関が始動後と判定してステップ402以降に進む。ステッ
プ402は機関の減速状態を判定するものであり、ガスジ
ェネレータGGの目標回転速度N1SETに1000rpmを加えた回
転速度が実際に検出したガスジェネレータGGの回転速度
N1よりも小さいときを以て機関が減速ラインで制御され
ていると判定している。そして、減速と判定された時は
ステップ403において出力タービンPTの出口温度T6を失
火判定温度T6CとしてRAMに記憶した後にステップ404に
進み、減速以外の時はステップ403を経ずにステップ404
に進む。Step of the gas generator GG in 401 rotational speed N 1 is 2
It is determined whether it is 0000 rpm or more. This determination is for checking whether or not the engine has been started. When N 1 ≧ 20000 rpm, it is determined that the engine has been started, and the routine proceeds to step 402 and subsequent steps. Step 402 determines the deceleration state of the engine, and the rotation speed obtained by adding 1000 rpm to the target rotation speed N1SET of the gas generator GG is equal to the rotation speed of the gas generator GG actually detected.
Engine with a case N is smaller than 1 is determined to be controlled in the deceleration lines. When it is determined that the vehicle is decelerating, the process proceeds to step 404 after storing the outlet temperature T 6 of the output turbine PT in the RAM as the misfire determination temperature T 6C in step 403, and proceeds to step 404 without performing step 403 except for deceleration.
Proceed to.
ステップ404は第1回の吹き消えの判定を行うもので
ある。このステップでは実際に検出したガスジェネレー
タGGの回転速度N1に4000rpmを加えた回転速度がガスジ
ェネレータGGの目標回転速度N1SET以下のときを以てガ
スジェネレータGGの回転速度N1が異常であると判定す
る。そして、ガスジェネレータGGの回転速度N1が異常と
判定した時はステップ405に進み、この異常状態が4秒
間継続したかを判定する。異常状態が4秒間継続した時
は機関に吹き消えが発生したと判定してステップ406で
第1の失火フラグFM1を1にするが、ステップ404でガス
ジェネレータGGの回転速度N1が正常と判定された時、ま
たはステップ405でガスジェネレータGGの回転速度N1の
異常状態が4秒継続しなかった時はステップ407に進ん
で第1の失火フラグFM1を0にする。Step 404 is to determine the first blowout. Determined is really speed plus 4000rpm to the rotational speed N 1 of the detected gas generator GG is the rotational speed N 1 of the gas generator GG with a time of less than or equal to the target rotational speed N 1SET gas generator GG abnormality in this step I do. When the rotational speed N 1 of the gas generator GG is determined as abnormal, the process proceeds to step 405 to determine whether this abnormal condition has continued for 4 seconds. Abnormal condition to the first misfire flag FM1 to 1 in step 406 it is determined that the blow-off to the engine occurs when the continuous 4 seconds, but the threshold engine speed N 1 of the gas generator GG is normal in step 404 when, or when the abnormal state of the rotational speed N 1 of the gas generator GG has not continued for 4 seconds in step 405 to the first misfire flag FM1 to 0 the process proceeds to step 407.
ステップ408は現在の運転状態が減速状態からの移行
した後か否かをフラグFCHで判定するものであり、この
フラグFCHは減速状態からその他の運転状態に移行した
直後に“1"になるものである。従って、機関が減速ライ
ン上で制御されている時はFCH=“0"であるのでステッ
プ409に進み、減速状態からの移行後のみステップ412に
進む。ステップ409では前回(60ms前)のルーチンが減
速状態であったか否かを判定するものであり、減速の時
はステップ410に進んで前述のフラグFCHを“1"にし、減
速でないときはステップ411においてフラグFCHを“0"に
する。In step 408, it is determined by a flag FCH whether or not the current operation state is after the shift from the deceleration state. The flag FCH becomes "1" immediately after the shift from the deceleration state to another operation state. It is. Therefore, when the engine is controlled on the deceleration line, FCH = "0", so that the process proceeds to step 409, and proceeds to step 412 only after the shift from the deceleration state. In step 409, it is determined whether or not the previous (60 ms before) routine was in a decelerating state. When decelerating, the routine proceeds to step 410, where the flag FCH is set to "1". The flag FCH is set to “0”.
減速状態からの移行状態を示すフラグFCHが“1"のと
きはステップ412に進み、移行後の状態が0.5秒間継続し
たか否かを判定する。移行後の状態が0.5秒間継続した
ときはステップ413でフラグFCHを“0"にし、ステップ41
4で現在の出力タービンPTの出口温度T6が機関の減速状
態の最後に記憶された失火判定温度T6Cに10.0℃を加え
た温度よりも高いか否かを判定する。減速状態から他の
状態への移行後も出力タービンPTの出口温度T6が減少し
続ける時(T6≦T6C+10.0)は異常であるので、ステッ
プ415に進んで第2の吹き消えフラグFM2を“1"にし、T6
>T6C+10.0のときは失火がないと判定してステップ416
に進み、第2の吹き消えフラグFM2を“0"にする。この
ステップ416には、ステップ411で移行フラグFCHが“0"
にされた後、及びステップ412で移行後の状態が0.5秒間
継続しないときにも進んでくる。ステップ412の判定に
より減速運転状態から他の状態に移行し、0.5秒以内に
再び減速状態に移行した場合が除かれる。When the flag FCH indicating the transition state from the deceleration state is “1”, the process proceeds to step 412, and it is determined whether the state after the transition has continued for 0.5 seconds. If the state after the shift has continued for 0.5 seconds, the flag FCH is set to “0” in step 413, and
4 determines whether or not higher than the temperature obtained by adding 10.0 ° C. to the last stored misfire determination temperature T 6C deceleration state of the outlet temperature T 6 the engine of the current power turbine PT. When the outlet temperature T 6 of the output turbine PT continues to decrease (T 6 ≦ T 6C +10.0) even after the shift from the deceleration state to another state, it is abnormal. The flag FM2 is set to “1” and T 6
If> T 6C +10.0, it is determined that there is no misfire and step 416 is determined.
To set the second blowout flag FM2 to "0". In step 416, the transition flag FCH is set to "0" in step 411.
The process also proceeds after the setting is made and when the state after the transition in step 412 does not continue for 0.5 seconds. According to the determination in step 412, the case where the state shifts from the deceleration operation state to another state, and the state again shifts to the deceleration state within 0.5 seconds is excluded.
ステップ415またはステップ416が終了した後はステッ
プ417においてフラグFM1=“0"またはFM2=“0"が判定
される。フラグFM1またはフラグFM2の何れかが“1"のと
きはステップ418に進み、ガスジェネレータGGの回転速
度N1が23000rmpより大きいか否かを判定して、N1≧2300
0rpmのときは再着火可能と判断してステップ419におい
て最大10秒間イグナイタを付勢するが、N1<23000rpmの
ときは再着火不可能と判断してステップ421に進み、イ
グナイタを消勢すると共に燃料流量Gfをカットする。ま
た、ステップ417でフラグFM1及びフラグFM2が何れも
“0"と判定した場合は失火が無いと判定してステップ42
0に進みイグナイタの消勢状態を保つ。After step 415 or step 416 is completed, in step 417, it is determined whether the flag FM1 = "0" or FM2 = "0". Either flag FM1 or flag FM2 proceeds to step 418 when it is "1", the rotational speed N 1 of the gas generator GG is determined whether 23000rmp greater than, N 1 ≧ 2300
Together when the 0rpm but biases the maximum 10 seconds igniter in step 419 it is determined that the re-ignition, when the N 1 <23000 rpm proceeds to step 421 it is determined that the re-ignition impossible, to de-energize the igniter Cut the fuel flow rate Gf. If it is determined in step 417 that both the flag FM1 and the flag FM2 are “0”, it is determined that there is no misfire, and
Go to 0 to keep the igniter deactivated.
第3図におけるステージから他のステージに移行し
た場合を考えると、例え他の条件で可変ノズルVNが開閉
しても、燃料流量Gfが増加するために確実に出力タービ
ンPTの出口温度T6は上昇するはずであるが、吹き消えが
最も発生し易いのがこの場合であるということもでき
る。従って、以上の制御では出力タービンPTの出口温度
T6の上昇で吹き消えを判定している。また、ステージ
,,から他のステージに移行すれば、出力タービ
ンPTの出口温度T6は減少する場合もあれば、増加する場
合もあり、一義的に判定できない。そのため、前述の制
御ではN1SET−N1≧4000rpmであり、かつこの状態が4秒
間継続したことを以て吹き消えと判断しているので、吹
き消えが正確に判定できる。Considering the case where the stage is shifted from the stage in FIG. 3 to another stage, even if the variable nozzle VN opens and closes under other conditions, since the fuel flow rate Gf increases, the outlet temperature T 6 of the output turbine PT is surely reduced. Although it should rise, it can be said that in this case, the blowout is most likely to occur. Therefore, with the above control, the outlet temperature of the output turbine PT
It is determined the blow-off in the rise of T 6. Also, if transition from the stage ,, in other stages, the outlet temperature T 6 of the power turbine PT is In some cases to reduce, in some cases increased, it can not be uniquely determined. Therefore, in the above-described control, N 1SET −N 1 ≧ 4000 rpm, and since this state is continued for 4 seconds, it is determined that the blowout has occurred. Therefore, the blowout can be accurately determined.
第5図は一般の二軸式ガスタービン機関において行わ
れるメインルーチンである。第4図の制御におけるステ
ップ401の判定に使用するガスジェネレータGGの回転速
度N1は、このメインルーチンのステップ501のデータ読
込にてRAMに読み込まれる。また、ステップ402の判定に
使用するガスジェネレータGGの目標回転速度N1SETはス
テップ502においてアクセル踏み込み量θaccから求めら
れ、ステップ421でカットを行う燃料流量Gfはステップ5
03において演算により求められる。そして、通常はステ
ップ504,506において機関の運転状態が判定され、定常
状態のときはステップ505にて定常時の制御が行われ、
加速状態のときはステップ507にて加速時の制御が行わ
れ、減速状態の時はステップ508にて減速時の制御が行
われる。この後、ステップ509で可変ノズルVNの開度α
Sや燃料流量Gfの計算値が出力され、ステップ510でサ
イクルタイムが調整される。FIG. 5 is a main routine performed in a general two-shaft gas turbine engine. Rotational speed N 1 of the gas generator GG used to determine the step 401 in the control of FIG. 4 is read by the data reading step 501 of the main routine in RAM. Further, the target rotation speed N 1SET of the gas generator GG used for the determination in step 402 is obtained from the accelerator depression amount θacc in step 502, and the fuel flow rate Gf for cutting in step 421 is determined in step 5
Determined by calculation in 03. Then, normally, the operating state of the engine is determined in steps 504 and 506, and when the engine is in a steady state, control in a steady state is performed in step 505.
In the acceleration state, control during acceleration is performed in step 507, and in the deceleration state, control during deceleration is performed in step 508. Thereafter, in step 509, the opening degree α of the variable nozzle VN
The calculated values of S and the fuel flow rate Gf are output, and in step 510, the cycle time is adjusted.
以上説明したように本発明の二軸式ガスタービン機関
によれば、二軸式ガスタービン機関の運転制御特性を利
用して容易にかつ正確にガスタービン機関の失火状態を
検出することができるという効果がある。As described above, according to the two-shaft gas turbine engine of the present invention, it is possible to easily and accurately detect the misfire state of the gas turbine engine using the operation control characteristics of the two-shaft gas turbine engine. effective.
第1図は本発明の原理構成を示すブロック図、 第2図は本発明のガスタービン機関の失火検出装置の構
成を示す全体概要図、 第3図は二軸式ガスタービン機関の制御特性を示す線
図、 第4図は第2図の制御回路の制御手順の一例を示すフロ
ーチャート、 第5図は二軸式ガスタービン機関のメインルーチンを示
すフローチャト、 第6図は従来の二軸式ガスタービン機関の一般的な構成
を示す図である。 10……制御回路、 C……コンプレッサ、 CC……燃焼器、 CT……コンプレッサタービン、 GG……ガスジェネレータ、 HE……熱交換機、 PT……パワタービン、 PL……点火プラグ、FIG. 1 is a block diagram showing the principle configuration of the present invention, FIG. 2 is an overall schematic diagram showing the configuration of a gas turbine engine misfire detection device of the present invention, and FIG. 3 is a control characteristic of a two-shaft gas turbine engine. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a control procedure of the control circuit of FIG. 2, FIG. 5 is a flowchart showing a main routine of a two-shaft gas turbine engine, and FIG. 6 is a conventional two-shaft gas FIG. 2 is a diagram illustrating a general configuration of a turbine engine. 10 ... Control circuit, C ... Compressor, CC ... Combustor, CT ... Compressor turbine, GG ... Gas generator, HE ... Heat exchanger, PT ... Power turbine, PL ... Spark plug,
Claims (1)
と、別軸の出力タービン(PT)を備えた二軸式ガスター
ビン機関の失火検出装置であって、 ガスジェネレータ(GG)の運転条件を判断する運転状態
判定手段(1)と、 この判定手段(1)により機関が減速と判定された時
に、出力タービン(PT)の出口温度(T6)を失火判定温
度(T6C)として記憶する温度記憶手段(2)と、 判定手段(1)により機関が減速状態から他の運転状態
に移行したと判定された時に、出力タービン(PT)の出
口温度(T6)と失火判定温度(T6C)とを比較する温度
比較手段(3)と、 温度比較手段(3)により出力タービン(PT)の出口温
度(T6)が失火判定温度(T6C)より低いと判定された
時に機関の失火を判断する失火判定手段(4)と、 を備えるガスタービン機関の失火検出装置。1. A gas generator (GG) and a combustor (CC)
A misfire detection device for a two-shaft gas turbine engine having a separate-shaft output turbine (PT), comprising: an operating state determining means (1) for determining operating conditions of a gas generator (GG); Temperature storage means (2) for storing the outlet temperature (T 6 ) of the output turbine (PT) as the misfire determination temperature (T 6C ) when the engine is determined to be decelerated by (1), and the determination means (1) Temperature comparing means (3) for comparing the outlet temperature (T 6 ) of the output turbine (PT) with the misfire determination temperature (T 6C ) when it is determined that the engine has shifted from the deceleration state to another operation state; And misfire determining means (4) for determining misfire of the engine when it is determined by the temperature comparing means (3) that the outlet temperature (T 6 ) of the output turbine (PT) is lower than the misfire determining temperature (T 6C ). Gas turbine engine misfire detection device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15397590A JP2701519B2 (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Misfire detector for gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15397590A JP2701519B2 (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Misfire detector for gas turbine engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0447129A JPH0447129A (en) | 1992-02-17 |
JP2701519B2 true JP2701519B2 (en) | 1998-01-21 |
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1990
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