JP2705269B2

JP2705269B2 - ガスタービン機関の燃料制御装置

Info

Publication number: JP2705269B2
Application number: JP5279090A
Authority: JP
Inventors: 大喜福田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1998-01-28
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JPH03258928A

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燃料制御装置に関し、特
に、自動車に搭載される二軸式ガスタービン機関の燃料
制御装置のフェイルセーフに関する。

〔従来の技術〕

二軸式ガスタービン機関は、低振動、使用燃料の多様
性、大きな定速トルク等の点で、近年、自動車用機関と
しての実用化が検討されている。第７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。

二軸式ガスタービン機関では、クラッチ内蔵のスター
タSMによってフロントギヤF/Gが回転して起動すると、
吸入空気（以下吸気という）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、アクチュエータA1によ
り燃料が供給される燃焼器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とコンプレッサＣとは総称してガスジェネレータGGと
呼ばれることがあり、コンプレッサタービンCTの回転速
度がコンプレッサＣの圧縮度を左右する。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を経てパワタービン（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速度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。

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７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。

以上のように構成された二軸式ガスタービン機関にお
いて、本出願人はガスジェネレータGGが加速を終了し、
定常に移行してからは機関の出力を効率良く取り出すた
めに、出力タービンPTの出口温度T₆が目標値になるよう
に可変ノズルVNを作動させる制御を提案した（特願昭63
−306124号）。即ち、二軸式ガスタービン機関では、機
関のサイクル温度が高い程、機関出力、及び熱効率が向
上するため、その制御パラメータとして出力タービンPT
の出口温度T₆を使用し、出力タービンPTの出口温度T₆が
目標値になるように可変ノズルVNをフィードバック制御
する方法を本出願人は提案している。

一方、燃料制御においては、機関のコンプレッサＣの
回転速度N₁が機関の出力に直接関係するため、アクセル
の踏込量によりコンプレッサ軸の回転速度N₁の目標値N
_1SETを定め、この目標値になるように燃料をフィードバ
ック制御する方法が従来より行われている。なお、この
制御は、可変ノズルVNの制御とは通常独立して行われる
ことが多い。従って、機関の熱効率を向上させるための
可変ノズルVNの制御により、機関の回転速度に変動が生
じても、燃料の制御により機関の回転速度N₁はアクセル
の踏込量によって決定されるところの目標値N_1SETに保
たれることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この従来の制御方法には以下のような問題
があった。

燃料の制御が基本的にアクセル踏込量で決まる機関回
転速度の目標値N_1SETを基準にして行われることから、
機関回転速度N₁を検出するセンサの故障時に燃料の制御
が不可能になる。

機関停止後、機関の再スタートが不可能になり、危険
場所等からの車両の脱出が不可能になる恐れがある。

本発明の目的は、従来の二軸式ガスタービン機関にお
ける機関回転速度N₁を検出する回転速度センサの故障時
における課題を解消し、機関のコンプレッサＣの出口圧
力を基に、予め設定した制御方式に基づいて燃料制御、
可変ノズルVNの制御を行うことにより、機関回転速度N₁
を検出する回転速度センサの故障時にも車両の走行を可
能とすることができるガスタービン機関の燃料制御装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

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。本発明の燃料制御装置を備
えたガスタービン機関は、同軸のコンプレッサＣとコン
プレッサタービンCTを備えたガスジェネレータGGと、燃
焼器CCと、可変ノズルVNと、別軸の出力タービンPTとを
備えており、回転速度センサ異常検出手段１はガスジェ
ネレータGGの回転速度N₁を検出するセンサSN₁の異常を
検出し、非常信号発生手段２は回転速度センサSN₁の異
常が検出された時に非常信号を発生する。そして、起動
時燃料制御手段３は非常信号の発生状態で機関の起動が
かかった時に、コンプレッサの出口圧力P₃が所定値に達
するまでの間、起動時の燃料を制御する。また、機関動
作判定手段４は非常信号の発生状態でかつ機関の起動状
態でない時に、コンプレッサの出口圧力P₃から機関の停
止か稼働かを判定し、停止時燃料制御手段５は機関停止
と判定された時に燃料を停止し、稼働時燃料制御手段６
は機関稼働と判定された時に、予め設定されたアクセル
踏込量とコンプレッサタービンの入口温度T₄との関係を
もとに稼働時の燃料を制御する。更に、可変ノズル開度
固定手段７は非常信号の発生時に可変ノズルの開度α_ｓ
を一定値に制御する。

〔作用〕

本発明のガスタービン機関の燃料制御装置によれば、
ガスジェネレータGGの回転速度センサが正常に作動して
いる時は、コンプレッサタービンCTの入口温度T₄と出力
タービンPTの出口温度T₆とを基にして、定常時と過渡時
の制御が行われる。一方、ガスジェネレータGGの回転速
度センサが異常となった時は、自動または手動により非
常信号が発生され、この非常信号がある時に機関の起動
が行われると、スタータとイグニッションがオンされ、
時間経過とコンプレッサＣの出口圧力P₃に応じて燃料量
が制御されて機関が起動される。機関起動後の稼働状態
では、予め設定されたアクセル踏込量とコンプレッサタ
ービンの入口温度T₄との関係を基に稼働時の燃料が制御
される。なお、非常信号がある状態では可変ノズルVNの
開度α_ｓは一定に保持され、また、機関の停止状態の時
は燃料の供給は行われない。この結果、ガスジェネレー
タGGの回転速度N₁を検出するセンサが故障した時でも、
本発明によれば機関を稼働させることができる。

〔実施例〕

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。

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５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。

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，スタータSM等が接
続するフロントギヤF/G、コンプレッサＣ、熱交換器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、パワタービン
（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。

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。

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速度に変換されて車軸
駆動出力となり、差動歯車Ｄを経て駆動輪Ｗ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。

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。

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，大気圧P₀を検出する温度センサS
P₀，ガスジェネレータGGの回転速度N₁を検出する回転速
度センサ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，
燃焼機CCの入口温度T₃₅を検出する温度センサST₃₅，パ
ワタービンPTの出口温度を検出する温度センサST₆，お
よび減速歯車R/Gを経たガスタービンGTの回転速度N₃を
検出する回転速度センサSN₃等が設けられている。

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，T₀，P₀，T₃，P₃，T₃₅，T₆やアクセルペダルからの
アクセル踏込量信号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、非常信号EMG等のデジタル信
号が入力される。この実施例では非常信号EMGは非常ス
イッチEMGSWがONした時に発生（ローレベル“L"）する
ようになっており、非常スイッチEMGSWはガスジェネレ
ータGGの回転速度N₁を検出する回転速度センサSN₁の異
常が検出された時に（センサSN₁からの出力が喪失した
時）に、自動的或いは手動でONされるものである。

一方、出力回路OUTからは、燃焼機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α_ｓ、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θ_ｗ、、点火プラ
グPLへのイグニッション信号IG等が出力される。

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の回転速度N₁、コンプレッサＣの出口圧力P₃、
燃焼器CCの入口温度T₃₅、およびアクセル踏込量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。

次に以上のように構成された二軸式ガスタービン機関
における制御回路10の動作を第３図および第４図のフロ
ーチャートを用いて説明する。なお、二軸式ガスタービ
ン機関の通常の制御においては機関運転中、あるいは機
関運転前にガスジェネレータGGの回転速度N₁の喪失が生
じると、機関運転中であれば機関停止、機関運転前であ
れば始動の際の燃料供給が行われず機関の起動が不可能
である。これに対して、本発明はガスジェネレータGGの
回転速度N₁の喪失が生じた時に、非常信号EMGを制御回
路10に入力することにより、回転速度N₁を基準にした燃
料制御を、コンプレッサタービンCTの入口温度T₄を基準
にした燃料制御に切り換えることにより、機関の起動、
運転継続を可能とし、二軸式ガスタービン機関を搭載し
た車両の走行を可能とするものである。

まず、ステップ301においては、制御回路10に機関の
運転状態パラメータが入力される。この運転状態パラメ
ータは、例えば、ガスジェネレータGGの回転速度N₁、コ
ンプレッサタービンPTの出口温度T₆，熱交換器HEの出口
温度T₃₅，大気圧P₀，コンプレッサＣの出口圧力P₃，ア
クセル踏込量θacc等である。続くステップ302は外部か
らの非常信号EMGを入力の判別するものであり、非常信
号EMGが無い場合（NO）はコンプレッサＣの回転速度N₁
の検出信号の喪失はないものとしてステップ400に進
み、正常時の燃料流量Gfと可変ノズルVNの制御が行われ
る。正常時の燃料流量Gfと可変ノズルVNの制御について
は第４図を用いて後述する。一方、非常信号EMGが有る
場合（YES）はコンプレッサＣの回転速度N₁の検出信号
の喪失がある場合であるのでステップ303以降に進み、
異常時の燃料制御が行われる。

ステップ303は機関を起動するか否かを判別するもの
であり、コンプレッサＣの回転速度N₁の検出信号の喪失
がある異常時の制御は、機関が起動状態であるか、稼働
状態であるか、或いは機関が停止状態であるかによって
異なる。よって、以後第３図のフローチャートをこの３
つの状態に分けて説明する。

（１）機関の起動状態コンプレッサＣの回転速度N₁の検出信号の喪失がある
異常時は通常はスタータを起動するためのスタータ信号
STや燃料への着火を行うためのイグニッション信号IGは
出力されない。ところが、この実施例ではステップ302
で非常信号EMGが有ると判定され、ステップ303において
機関の起動状態と判定された時は、ステップ304におい
てスタータ信号STとイグニッション信号IGが共にONにさ
れる。続くステップ305は機関起動後の経過時間ｔを監
視するものである。ここでは、機関起動後の経過時間ｔ
がt₁（sec）以内の時（NO）は、機関回転速度が十分上
昇しておらず空気流量Gaが不足していると判定されてス
テップ306に進み、燃料流量Gfが０にされて燃料の供給
が行なわれない。

一方、機関起動後の経過時間ｔがt₁（sec）を超えた
時（YES）はステップ307に進み、コンプレッサＣの出力
圧力P₃が大気圧P₀に所定値ΔP₁を加えた値よりも大きい
か否かが判定される。P₃＞（P₀＋ΔP₁）の時（YES）
は、検出可能なコンプレッサタービンCTの回転速度N₁が
アイドル回転速度近傍に達したと見做されてステップ30
8に進み、スタータ信号STがOFFにされてスタータの起動
が停止されると共に、イグニッション信号IGもOFFにさ
れて点火プラグPLもOFFされる。また、P₃≦（P₀＋Δ
P₁）の時（NO）は、検出可能なコンプレッサタービンCT
の回転速度N₁がアイドル回転速度近傍にまだ達していな
いと見做されてステップ309に進み、燃料流量Gfが機関
の着火、回転速度の上昇に必要な量ｘにされる。

ステップ306とステップ309の終了後はステップ313に
進み、ステップ308の終了後はステップ311に進む。ステ
ップ311では、後述するアクセル踏込量θaccに応じたコ
ンプレッサタービンCTの入口温度T₄の目標値T_4SETに相
当する燃料流量が供給される制御が行われ、ステップ31
3では可変ノズルVNが全開に制御される。

なお、先にのべた所定値ΔP₁は、コンプレッサタービ
ンCTの回転速度N₁とコンプレッサＣの特性の関係を予め
実験的に求めておき、コンプレッサタービンCTの回転速
度N₁から大気圧P₀を差し引いて求めた値となっている。

このような制御により、コンプレッサタービンCTの回
転速度N₁が喪失した状態においても、機関の起動が可能
となる。

（２）機関の稼働状態（定常運転時）ステップ302で非常信号EMGが有ると判定され、ステッ
プ303において機関が起動状態でないと判定された時は
ステップ310に進む。ステップ310ではコンプレッサＣの
出口圧力P₃が大気圧P₀に所定値ΔP₂を加えた値よりも大
きいか否かが判定され。この所定値ΔP₂は機関が停止状
態にあるのか、運転状態にあるのかを判別するために設
定された差圧であり、ΔP₂は起動時における所定値ΔP₁
よりも小さい値に設定される。従って、機関が起動され
た後にステップ310に進んできた時には、P₃＞（P₀＋ΔP
₁）＞（P₀＋ΔP₂）であるので、機関が運転状態であれ
ばステップ310における判定はYESとなる。

このようにして、機関の運転状態が判定されて進むス
テップ311では、アクセル踏込量θaccで決定されるとこ
ろのコンプレッサタービンCTの入口温度T₄の目標値T
_4SETに相当する燃料流量が供給される。以下この機関の
定常運転時における燃料制御について詳しく説明する。

通常、コンプレッサタービンCTの回転速度N₁が正常に
検出できる場合においては、アクセル踏込量θaccに応
じてコンプレッサタービンCTの回転速度N₁の目標値N
_1SETが決められて燃料制御が行なわれていたが、回転速
度N₁の検出ができない場合においてはこのような制御は
不可能となる。従って、この実施例では第６図に示すよ
うに、アクセル踏込量θaccに対してコンプレッサター
ビンCTの入口温度T₄を目標値T_4SETとして制御するよう
にしてある。

ここで、タービンCTの入口温度T₄は次式、で与えられる。ここで、燃焼器の入口温度T₃₅は熱電対
等のセンサにより検出可能な値であり、すでに制御回路
10の入力信号として取り入れられている。また、空気流
量GaはGa＝ｆ（P₃）として検出可能であり、コンプレッ
サＣの出口圧力P₃も同様に制御回路10の入力信号として
取り入れられている。従って、コンプレッサタービンCT
の入口温度の目標値T_4SETかアクセル踏込量θaccにより
決定されれば、このタービンCTの入口温度の目標値T
_4SETを達成するための燃料流量Gfは次式、 Gf＝Ga×Ｋ×（T_4SET−T₃₅）＝P₃×Ｋ×（T_4SET−T₃₅）… によって求めることができる。

このようにすれば、コップレッサタービンCTの回転速
度N₁が喪失した場合でも、アクセル踏込量θaccで決ま
るコンプレッサタービンCTの入口温度T₄を達成するため
の燃料制御が可能である。

次にアクセル踏込量が０％と100％の場合のコンプレ
ッサタービンCTの入口温度T₄の値の数字の根拠について
説明する。

第６図におけるT₄＝700℃は、コンプレッサタービンC
Tの回転速度N₁がアイドル回転速度における可変ノズルV
Nが全開の時の温度である。よって、可変ノズルVNを全
開とし、T₄＝700℃となる燃料を機関に供給すると、必
然的にコンプレッサタービンCTの回転速度はアイドル回
転数付近に落ち着くことになる。また、T₄＝900℃はコ
ンプレッサタービンCTの回転速度N₁が定格回転速度にお
ける可変ノズルVNが全開の時の温度である。従って、可
変ノズルVNを全開とし、T₄＝900℃となる燃料を機関に
供給すると、必然的にコンプレッサタービンCTの回転速
度N₁は定格回転速度付近に落ち着くことになる。

しかるべくして、アクセル踏込量θaccに応じてコン
プレッサタービンCTの入口温度T₄が700〜900℃の間で設
定されて燃料の制御が行なわれる。この結果、コンプレ
ッサタービンCTの回転速度をアイドルから定格回転速度
の間で制御することが可能となる。なお、この際に可変
ノズルVNの開度α_ｓが変化すると、コンプレッサタービ
ンCTと出力タービンPTの間の膨張比が変わるので、コン
プレッサタービンCTの回転速度の変動を招くことになる
ので、可変ノズルVNの開度α_ｓは一定にする方が望まし
い。

ステップ311が終了した後のステップ313において可変
ノズルVNが全開に制御されるのはこのためである。

（３）機関の停止時ステップ302で非常信号EMGが有ると判定され、ステッ
プ303において機関が起動状態でないと判定され、ステ
ップ310でP₃＞（P₀＋ΔP₂）と判定された時（NO）が機
関の停止状態である。この時は、ステップ312に進み、
燃料流量Gfを０にしてステップ313に進む。

以上の制御が非常信号EMGがある場合の燃料制御であ
り、ステップ313が終了した後はステップ314にてサイク
ルタイムを調整してステップ310に戻ることになる。

次に、非常信号EMGが無い正常時の燃料流量Gfおよび
可変ノズルVNの制御（ステップ400）の内容について、
第４図を用いて詳しく説明する。

ステップ401ではアクセル開度θaccの関数であるガス
ジェネレータGGの回転速度の目標値N_1SETが演算され
る。そして、ステップ402にて機関の運転状態パラメー
タからガスジェネレータGGが定常状態か否かが判定され
る。この機関の過渡状態と定常状態の判別は、アクセル
ペダルの踏み込み量とアクセルペダルの単位時間内の変
化量やガスジェネレータGGの回転軸の回転速度の変化率
等で判定すれば良い。

ガスジェネレータGGが定常状態にあると判定された時
（YES）はステップ403に進み、続くステップ404からス
テップ406において定常状態の制御が行われ、ガスジェ
ネレータGGが過渡状態にあると判定された時（NO）はス
テップ407に進み、続くステップ408からステップ410に
おいて過渡状態の制御が行われる。

定常状態のときは、ステップ403にて時間カウンタT
_GACに１を加算して時間を計数し、続くステップ404にて
計数した時間が基準値Ktより大きいか否か、即ち、定常
状態に移行してから所定時間が経過したか否かが判定さ
れる。そして、定常状態に移行してから所定時間がまだ
経過していないとき（T_GAC≦Kt）はステップ405に進
み、ガスジェネレータGGが燃焼器CCの出口温度T₄を基に
して制御される。この制御はガスジェネレータGGの回転
速度N₁を一定に保ちながら、燃焼器CCの出口温度T₄を目
標値T_4SETにするように燃料流量Gfと可変ノズルVNの開
度α_ｓを制御するものである。

また、定常状態に移行してから所定時間が経過したと
き（T_GAC＞Kt）はステップ406に進み、そして、パワタ
ービンの出口温度T₆を基にして制御される。このときの
制御は、コンプレッサタービンの出口温度を測定する温
度センサの応答性が問題とならなくなるので、ガスジェ
ネレータGGの回転速度N₁を一定にした状態で、パワター
ビンの出口温度T₆が目標値T_6SETになるように燃料流量G
fと可変ノズルVNの開度α_ｓを制御するものである。

一方、過渡状態のときは、ステップ407にて時間カウ
ンタT_GACの値がクリアされ、続くステップ408にてステ
ップ401で演算されたガスジェネレータGGの回転速度の
目標値N_1SETに対して、現在のガスジェネレータGGの回
転速度N₁が小さいか否か、即ち、過渡状態が加速状態か
減速状態かが判定される。そして、加速状態のとき（N
_1SET＞N₁）のときはステップ409に進み、ガスジェネレ
ータGGが燃焼器CCの出口温度T₄を基にして制御される。
このときの制御は、ガスジェネレータGGを加速してその
回転速度N₁を増大しながら、燃焼器CCの出口温度T₄が目
標値T_4SETになるように燃料流量Gfを制御するものであ
る。また、減速状態のとき（N_1set≦N₁）はステップ410
に進み、減速時の制御が行われる。

ステップ405、ステップ406、ステップ409またはステ
ップ410が終了するとステップ411に進み、演算した可変
ノズルVNの開度α_ｓや燃料流量Gf等がガスタービンGTに
出力される。そして、この後は第３図のステップ314に
進み、所定のサイクルタイムだけ時間が調整され、時間
調整後は再びステップ301に戻って前述の制御が繰り返
される。

第５図は以上説明した制御回路10の制御手順におい
て、回転速度センサSN₁からのコンプレッサＣの回転速
度N₁の検出値が喪失した時のコンプレッサＣの出口圧力
P₃、コンプレッサＣの実際の回転速度N₁、および燃料流
量Gfの変化を時間と共に示すものである。

機関の起動から時刻t₀までは燃料流量Gfは０であり、
時刻t₀を過ぎた後はコンプレッサＣの出口圧力P₃が（P₀
＋ΔP₁）に達するまでは燃料流量Gfが所定値ｘに保持さ
れる。この間、コンプレッサＣの回転速度N₁は上昇を続
ける。そして、圧力P₃が（P₀＋ΔP₁）を超えた後は第５
図に示すアクセルの踏込量θaccとコンプレッサタービ
ンCTの入口温度T₄の目標値T_4SETとの関係に応じて、燃
料流量Gfが制御され、機関がアイドル回転速度から定格
回転速度の間で制御される。

このように、本発明では回転速度センサSN₁が故障
し、ガスジェネレータGGの回転速度N₁の検出値が喪失し
た場合でも、コンプレッサＣの出口圧力P₃、燃焼器CCの
入口温度T₃₅の既存パラメータを使用し、コンプレッサ
タービンCTの入口温度T₄をアクセル踏込量θaccの関数
として与えることで、燃料を制御することができる。ま
た、基本的にコンプレッサタービンCTの入口温度T₄を目
標とした燃料制御を行うので、温度的に機関を破損する
恐れはない。更に、コンプレッサタービンCTの入口温度
T₄と可変ノズルVNの開度α_ｓが決まれば、コンプレッサ
Ｃの回転速度N₁はおおよそ決まるので、コンプレッサタ
ービンCTの入口温度T₄を余裕を持って低く設定しておけ
ば、回転速度N₁が過回転になることもない。

一方、可変ノズルVNは各回転速度N₁においてコンプレ
ッサタービンCTの入口温度T₄を上げ、熱効率を改善する
ためのものであるが、回転速度N₁が検出できないような
場合には車両の移動が可能な程度の機関出力を得ること
ができれば良いため、ここでは可変ノズルVNの開度α_ｓ
は一定としてある。以上のような制御により、ガスジェ
ネレータGGの回転速度N₁が検出できないような非常事態
においても、本発明によれば機関を起動、運転し、車両
の走行が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のガスタービン機関の燃
料制御装置によれば、ガスジェネレータGGの回転速度N₁
が検出できない非常事態においても、ガスタービン機関
を起動させ、運転することができるので、機関回転速度
N₁を検出する回転速度センサの故障時にも車両の走行を
可能とすることができ、安全を図ることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発明の燃料制御装置が適用される二軸式ガス
タービン機関の構成を示す全体概要図、第３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４図は第３図のステップ400の内容を示すフローチャ
ート、第５図は第３図、第４図の制御手順によるコンプレッサ
Ｃの出口圧力、ガスジェネレータの回転速度、および燃
料流量の変化を示す波形図、第６図はアクセル踏込量とコンプレッサタービンの入口
温度の目標値との関係を示す線図、第７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。１…回転速度センサ異常検出手段、２…非常信号発生手
段、３…起動時燃料制御手段、４…機関動作判定手段、
５…停止時燃料制御手段、６…稼働時燃料制御手段、７
…可変ノズル開度固定手段、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、PT…パワタービン、SN₁…回転速度
検出センサ、VN…可変ノズル。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同軸のコンプレッサ（Ｃ）とコンプレッサ
タービン（CT）を備えたガスジェネレータ（GG）と、燃
焼器（CC）と、可変ノズル（VN）と、別軸の出力タービ
ン（PT）とを備えたガスタービン機関の燃料制御装置で
あって、前記ガスジェネレータ（GG）の回転速度（N₁）を検出す
るセンサ（SN₁）の異常を検出する回転速度センサ異常
検出手段（１）と、回転速度センサ（SN₁）の異常が検出された時に非常信
号を発生する非常信号発生手段（２）と、非常信号の発生状態で機関の起動がかかった時に、コン
プレッサの出口圧力（P₃）が所定値に達するまでの間、
起動時の燃料を制御する起動時燃料制御手段（３）と、非常信号の発生状態でかつ機関の起動状態でない時に、
コンプレッサの出口圧力（P₃）から機関の停止か稼働か
を判定する機関動作判定手段（４）と、機関停止と判定された時に、燃料を停止する停止時燃料
制御手段（５）と、機関稼働と判定された時に、予め設定されたアクセル踏
込量とコンプレッサタービンの入口温度（T₄）との関係
をもとに稼働時の燃料を制御する稼働時燃料制御手段
（６）と、非常信号の発生時に可変ノズルの開度（α_ｓ）を一定値
に制御する可変ノズル開度固定手段（７）と、を備えたガスタービン機関の燃料制御装置。