JP2712546B2 - ガスタービン車両の燃料流量制御装置 - Google Patents
ガスタービン車両の燃料流量制御装置Info
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- JP2712546B2 JP2712546B2 JP12290089A JP12290089A JP2712546B2 JP 2712546 B2 JP2712546 B2 JP 2712546B2 JP 12290089 A JP12290089 A JP 12290089A JP 12290089 A JP12290089 A JP 12290089A JP 2712546 B2 JP2712546 B2 JP 2712546B2
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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車両の燃料流量制御装置に関
し、特に、ガスタービン車両の減速時に燃料カットを行
うガスタービン車両の燃料流量制御装置に関する。
し、特に、ガスタービン車両の減速時に燃料カットを行
うガスタービン車両の燃料流量制御装置に関する。
二軸式ガスタービン機関は、低振動で連続した高回転
が行える、灯油やメタノールなど多種類の燃料が使用で
きる、自動車に適した低速トルクの大きなトルク特性を
持っている等の特徴を備えているので、近年、自動車用
機関としての実用化が検討されている。
が行える、灯油やメタノールなど多種類の燃料が使用で
きる、自動車に適した低速トルクの大きなトルク特性を
持っている等の特徴を備えているので、近年、自動車用
機関としての実用化が検討されている。
第９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GTの一般的な構成の一例を示すも
のである。
軸式ガスタービン機関GTの一般的な構成の一例を示すも
のである。
図において、Ｃはコンプレッサ、HEは熱交換器、CCは
燃焼器、CTはコンプレッサタービンであり、コンプレッ
サＣとコンプレッサタービンCTとは回転軸にて直結さ
れ、燃焼器CCにはアクチュエータA1を介して燃料が供給
されている。吸入空気（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。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、この回転数N1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
出力タービンPT（以後パワータービンPTという）を駆動
した後、熱交換器HEにて廃熱回収して排出される。パワ
ータービン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。
燃焼器、CTはコンプレッサタービンであり、コンプレッ
サＣとコンプレッサタービンCTとは回転軸にて直結さ
れ、燃焼器CCにはアクチュエータA1を介して燃料が供給
されている。吸入空気（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。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、この回転数N1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
出力タービンPT（以後パワータービンPTという）を駆動
した後、熱交換器HEにて廃熱回収して排出される。パワ
ータービン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。
なお、アクチュエータA1,A2を駆動する制御回路CONT
には、アクセルペダル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ており、制御回路
CONTは機関の運転状態に応じてアクチュエータA1,A2を
介して燃料流量及び可変ノズルVNの開度を調整する。
には、アクセルペダル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ており、制御回路
CONTは機関の運転状態に応じてアクチュエータA1,A2を
介して燃料流量及び可変ノズルVNの開度を調整する。
また、一般に、第９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を示し、ガスジェネレータGGの回転軸の回転数が
N1、減速歯車R/Gを経たパワータービンPTの出力軸の回
転数がN3で表わされる。
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を示し、ガスジェネレータGGの回転軸の回転数が
N1、減速歯車R/Gを経たパワータービンPTの出力軸の回
転数がN3で表わされる。
以上のように構成された二軸式ガスタービン機関の中
には、ガスジェネレータGGの減速時にレシプロ式の内燃
機関同様に燃料のカットを実行して燃費を稼ぐようにし
たものがある。このような燃料カットを行うガスタービ
ン車両では、減速時の目標回転数N1SETと現在の回転数N
1との差回転数ΔN1が所定値（例えば2000rpm）以上の時
に燃料カット有効と判定して燃料カットを行ない、差回
転数ΔN1が所定値未満になった時に燃料カットを中止し
て再着火燃料を噴射するように制御されるのが一般的で
ある。
には、ガスジェネレータGGの減速時にレシプロ式の内燃
機関同様に燃料のカットを実行して燃費を稼ぐようにし
たものがある。このような燃料カットを行うガスタービ
ン車両では、減速時の目標回転数N1SETと現在の回転数N
1との差回転数ΔN1が所定値（例えば2000rpm）以上の時
に燃料カット有効と判定して燃料カットを行ない、差回
転数ΔN1が所定値未満になった時に燃料カットを中止し
て再着火燃料を噴射するように制御されるのが一般的で
ある。
ところが、ガスタービン機関では燃料カットを行う
と、再着火時には燃料を確実に再着火させるために吹き
消えラインGfdで決定される燃料量に所定量の増量を加
えたものを噴射しなければならず、燃料カット時の運転
状態によってはカットした燃料の総量よりもこの再着火
時の総増量の方が多くなってしまい、燃料カットしても
却って燃料を多く消費してしまうという問題が生じてい
た。
と、再着火時には燃料を確実に再着火させるために吹き
消えラインGfdで決定される燃料量に所定量の増量を加
えたものを噴射しなければならず、燃料カット時の運転
状態によってはカットした燃料の総量よりもこの再着火
時の総増量の方が多くなってしまい、燃料カットしても
却って燃料を多く消費してしまうという問題が生じてい
た。
本発明の目的は、減速時に燃料カットを行うガスター
ビン車両において、車両の減速時に、機関の運転状態か
ら燃料カットした時のカットされる燃料の総量と、再着
火時の燃料の増量分の総量とを比較して、燃料カットを
実行した方が燃料消費量が少なくて済むと判断した時だ
け燃料カットを実行するようにして、車両減速時の燃料
消費量を低減させることができるガスタービン車両の燃
料流量制御装置を提供することにある。
ビン車両において、車両の減速時に、機関の運転状態か
ら燃料カットした時のカットされる燃料の総量と、再着
火時の燃料の増量分の総量とを比較して、燃料カットを
実行した方が燃料消費量が少なくて済むと判断した時だ
け燃料カットを実行するようにして、車両減速時の燃料
消費量を低減させることができるガスタービン車両の燃
料流量制御装置を提供することにある。
前記目的を達成する本発明のガスタービン車両の燃料
流量制御装置は、車両の減速状態を検出する減速検出手
段と、車両の減速時の機関の目標回転数と実際の回転数
との差を演算する回転数差演算手段と、演算された前記
回転数差に基づき、燃料カットの有効、無効を判定する
燃料カット判定手段と、燃料カット有効の判定時に再着
火流量の演算を行う再着火流量演算手段と、燃料カット
有効の判定時に燃料カットから燃料再着火までのカット
燃料の総量の演算を行う総カット燃料量演算手段と、演
算された再着火流量と吹き消えラインとの比較から、再
着火後の燃料増量の総量を演算する再着火総増量演算手
段と、カット燃料の総量と再着火後の総増量とを比較
し、前者が後者よりも少ない時には燃料カットを中止さ
せる燃料カット中止手段とを備えていることを特徴とし
ている。
流量制御装置は、車両の減速状態を検出する減速検出手
段と、車両の減速時の機関の目標回転数と実際の回転数
との差を演算する回転数差演算手段と、演算された前記
回転数差に基づき、燃料カットの有効、無効を判定する
燃料カット判定手段と、燃料カット有効の判定時に再着
火流量の演算を行う再着火流量演算手段と、燃料カット
有効の判定時に燃料カットから燃料再着火までのカット
燃料の総量の演算を行う総カット燃料量演算手段と、演
算された再着火流量と吹き消えラインとの比較から、再
着火後の燃料増量の総量を演算する再着火総増量演算手
段と、カット燃料の総量と再着火後の総増量とを比較
し、前者が後者よりも少ない時には燃料カットを中止さ
せる燃料カット中止手段とを備えていることを特徴とし
ている。
本発明のガスタービン車両の燃料流量制御装置によれ
ば、車両の減速状態が検出されると、燃料カットの条件
が目標回転数N1SETと現在の回転数N1との差回転数ΔN1
から判断され、燃料カットから再着火までにカットする
燃料の総量と、再着火後に吹き消えラインGfdを越えて
増量される燃料の増量分の総量とが演算され、（カット
燃料の総量）≦（再着火時の燃料の増量分の総量）の時
には燃料カットを実行しないように制御される。
ば、車両の減速状態が検出されると、燃料カットの条件
が目標回転数N1SETと現在の回転数N1との差回転数ΔN1
から判断され、燃料カットから再着火までにカットする
燃料の総量と、再着火後に吹き消えラインGfdを越えて
増量される燃料の増量分の総量とが演算され、（カット
燃料の総量）≦（再着火時の燃料の増量分の総量）の時
には燃料カットを実行しないように制御される。
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。
る。
第２図は自動変速機付きガスタービン車両に搭載され
た本発明の燃料流量制御装置の一実施例の構成を示すも
のであり、第９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。
た本発明の燃料流量制御装置の一実施例の構成を示すも
のであり、第９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，スタータモータ等
が接続するフロントギヤF/G、回転軸が直結されてガス
ジェネレータGGを構成するコンプレッサＣとコンプレッ
サタービンCT、熱交換器HE、燃焼器CC、コンプレッサＣ
に可変ノズルVN、パワータービンPT及び減速歯車R/G等
がある。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にて燃料噴射弁から噴射され
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を経てパワータービ
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。A1は燃焼器CCに燃料を供給するアク
チュエータであり、メータリングバルブを内蔵してい
る。また、A2は可変ノズルVNの開度αSを調整するアク
チュエータである。
ンGTには燃料ポンプ，オイルポンプ，スタータモータ等
が接続するフロントギヤF/G、回転軸が直結されてガス
ジェネレータGGを構成するコンプレッサＣとコンプレッ
サタービンCT、熱交換器HE、燃焼器CC、コンプレッサＣ
に可変ノズルVN、パワータービンPT及び減速歯車R/G等
がある。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にて燃料噴射弁から噴射され
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を経てパワータービ
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。A1は燃焼器CCに燃料を供給するアク
チュエータであり、メータリングバルブを内蔵してい
る。また、A2は可変ノズルVNの開度αS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のパワータービン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に内
蔵されるトルクコンバータを介して変速機構に伝えら
れ、シフト状態に応じた回転数に変換されて車軸駆動出
力となる。
続されており、ガスタービンGTのパワータービン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に内
蔵されるトルクコンバータを介して変速機構に伝えら
れ、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。
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，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S
NPのような回転数センサと、大気温度を検出する温度セ
ンサST0，コンプレッサＣの出口温度T3を検出する温度
センサST3，熱交換器HEの出口温度T35を検出する温度セ
ンサST35，パワタービンPTの出口温度T6を検出する温度
センサST6のような温度センサと、コンプレッサＣの出
口圧力P3を検出する圧力センサSP3，コンプレッサター
ビンCTの出口圧力P5を検出する圧力センサSP5のような
圧力センサ等が設けられている。
GGの回転数N1を検出する回転数センサSN1，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S
NPのような回転数センサと、大気温度を検出する温度セ
ンサST0，コンプレッサＣの出口温度T3を検出する温度
センサST3，熱交換器HEの出口温度T35を検出する温度セ
ンサST35，パワタービンPTの出口温度T6を検出する温度
センサST6のような温度センサと、コンプレッサＣの出
口圧力P3を検出する圧力センサSP3，コンプレッサター
ビンCTの出口圧力P5を検出する圧力センサSP5のような
圧力センサ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、前述
のセンサからの信号N1,N3,NP,P3,P5,T0,T35,T6やアクセ
ルペダルからのアナログ信号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。
のセンサからの信号N1,N3,NP,P3,P5,T0,T35,T6やアクセ
ルペダルからのアナログ信号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。
一方、出力回路OUTからは、燃焼器CCのアクチュエー
タA1に対して燃料流量を指示する信号Gf、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、変速機構の変速信号S1,S2やスロット
ルワイヤ信号θW等が出力される。
タA1に対して燃料流量を指示する信号Gf、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、変速機構の変速信号S1,S2やスロット
ルワイヤ信号θW等が出力される。
次に以上のように構成された実施例のガスタービン車
両の燃料流量制御装置の制御回路10の燃料カットの制御
手順の一例を第３図から第８図を用いて説明する。
両の燃料流量制御装置の制御回路10の燃料カットの制御
手順の一例を第３図から第８図を用いて説明する。
第３図は減速時の燃料制御を示すルーチンである。ス
テップ301ではまず、空燃比F/Aおよび燃焼器CCの入口温
度T35の読み込みを行い、続くステップ302では現在のガ
スジェネレータGGの回転数N1とアクセル開度で決まるガ
スジェネレータGGの目標回転数N1SETとの差回転数ΔN1
が演算される。続くステップ303では減速ラインGfdと比
例制御ラインGflinとが比較され、Gfd≦Gflinの時（N
O）は定常運転中を示すのでこのルーチンを終了し、Gfd
＞Gflinの時（YES）は車両の減速状態を示すのでステッ
プ304に進む。
テップ301ではまず、空燃比F/Aおよび燃焼器CCの入口温
度T35の読み込みを行い、続くステップ302では現在のガ
スジェネレータGGの回転数N1とアクセル開度で決まるガ
スジェネレータGGの目標回転数N1SETとの差回転数ΔN1
が演算される。続くステップ303では減速ラインGfdと比
例制御ラインGflinとが比較され、Gfd≦Gflinの時（N
O）は定常運転中を示すのでこのルーチンを終了し、Gfd
＞Gflinの時（YES）は車両の減速状態を示すのでステッ
プ304に進む。
ここで、ステップ304以降の説明に入る前にこの比例
制御ラインGflinについて簡単に説明する。比例制御ラ
インGflinは式、Gflin＝ｆ（θ）で示されるようにアク
セル開度θの関数であり、車両の定常走行中は第４図
（ａ）に示すように回転数N1と燃料流量Gfの関数を示す
線図の右側の方に位置している。このような車両の定常
走行中は車両の燃料流量は比例制御ラインGflin上にあ
り、例えば、車両の燃料流量がGfaであるとすると、こ
の時の比例制御ラインGflin上の点Ａから機関回転数N1
＝N1SETとなる。この状態から車両が減速すると、アク
セル開度θが小さくなるので、比例制御ラインGflinは
第４図（ｂ）に示すように回転数N1と燃料流量Gfの関係
を示す線図の左側に移行する。従って、減速ラインGfd
と比例制御ラインGflinとの大小関係を判定することに
より、回転数N1の時の減速状態を知ることができる。
制御ラインGflinについて簡単に説明する。比例制御ラ
インGflinは式、Gflin＝ｆ（θ）で示されるようにアク
セル開度θの関数であり、車両の定常走行中は第４図
（ａ）に示すように回転数N1と燃料流量Gfの関数を示す
線図の右側の方に位置している。このような車両の定常
走行中は車両の燃料流量は比例制御ラインGflin上にあ
り、例えば、車両の燃料流量がGfaであるとすると、こ
の時の比例制御ラインGflin上の点Ａから機関回転数N1
＝N1SETとなる。この状態から車両が減速すると、アク
セル開度θが小さくなるので、比例制御ラインGflinは
第４図（ｂ）に示すように回転数N1と燃料流量Gfの関係
を示す線図の左側に移行する。従って、減速ラインGfd
と比例制御ラインGflinとの大小関係を判定することに
より、回転数N1の時の減速状態を知ることができる。
このようにして減速状態が判定されると、第３図の制
御はステップ304に進み、ここではガスジェネレータGG
の回転数N1とガスジェネレータGGの目標回転数N1SETと
の差回転数ΔN1がある回転数Ｘ、例えば2000rpmよりも
大きいか否かが判定され、ΔN1≦Ｘの時（NO）はステッ
プ312にてガスジェネレータGGの回転数N1が目標回転数N
1SETに近づいたというフラグGFOKが“1"にされた後にこ
のルーチンを終了するが、ΔN1＞Ｘの時（YES）はステ
ップ305に進み、燃料カット後の再着火燃料の吹き消え
ラインGfdに対する噴射燃料の増量値GfupがROMに記憶さ
れた次式、 Gfup＝ｆ（A/F,T35） … を用いて演算される。続くステップ306では車両の減速
運転時点から燃料カットを行ない、再着火されるまでに
カットした燃料の総量S1がROMに記憶されている次の
式により演算される。
御はステップ304に進み、ここではガスジェネレータGG
の回転数N1とガスジェネレータGGの目標回転数N1SETと
の差回転数ΔN1がある回転数Ｘ、例えば2000rpmよりも
大きいか否かが判定され、ΔN1≦Ｘの時（NO）はステッ
プ312にてガスジェネレータGGの回転数N1が目標回転数N
1SETに近づいたというフラグGFOKが“1"にされた後にこ
のルーチンを終了するが、ΔN1＞Ｘの時（YES）はステ
ップ305に進み、燃料カット後の再着火燃料の吹き消え
ラインGfdに対する噴射燃料の増量値GfupがROMに記憶さ
れた次式、 Gfup＝ｆ（A/F,T35） … を用いて演算される。続くステップ306では車両の減速
運転時点から燃料カットを行ない、再着火されるまでに
カットした燃料の総量S1がROMに記憶されている次の
式により演算される。
S1＝ｆ（ΔN1,Gfd） … その次のステップ307では再着火後に比例制御ラインに
よって燃料が制御されるまでの間に噴射される、前述の
式で演算される増量値の総量S2がROMに記憶されてい
る式により演算される。
よって燃料が制御されるまでの間に噴射される、前述の
式で演算される増量値の総量S2がROMに記憶されてい
る式により演算される。
S2＝ｆ（X,Gfup） … このようにして減速運転時の燃料カット量の総量S1と
再着火時の燃料増量値の総量S2が演算されると、次にス
テップ308において燃料カット量の総量S1と再着火時の
燃料増量値の総量S2との大小が比較される。そして、S1
≦S2の時（NO）はこのルーチンを終了するが、S1＞S2の
時（YES）はステップ309に進んで燃料カット処理を行
う。燃料カット処理が終了すると、ステップ310にて燃
料カット処理により機関に失火が発生したか否かが判定
される。燃料カット処理により機関に失火が発生してい
ない時（NO）はこのルーチンを終了し、失火が発生して
いる時はステップ311に進んで失火処理を行ってからこ
のルーチンを終了する。この失火の発生は、例えば、再
着火燃料を噴射している場合にdT6/dt＜０となることか
ら検出することができ、失火している場合の処理は、例
えば、燃料を新たにカットし、且つ可変ノズルVNを全開
にするという処理である。
再着火時の燃料増量値の総量S2が演算されると、次にス
テップ308において燃料カット量の総量S1と再着火時の
燃料増量値の総量S2との大小が比較される。そして、S1
≦S2の時（NO）はこのルーチンを終了するが、S1＞S2の
時（YES）はステップ309に進んで燃料カット処理を行
う。燃料カット処理が終了すると、ステップ310にて燃
料カット処理により機関に失火が発生したか否かが判定
される。燃料カット処理により機関に失火が発生してい
ない時（NO）はこのルーチンを終了し、失火が発生して
いる時はステップ311に進んで失火処理を行ってからこ
のルーチンを終了する。この失火の発生は、例えば、再
着火燃料を噴射している場合にdT6/dt＜０となることか
ら検出することができ、失火している場合の処理は、例
えば、燃料を新たにカットし、且つ可変ノズルVNを全開
にするという処理である。
ここで前述のステップ306およびステップ307における
減速運転時の燃料カット量の総量S1と再着火時の燃料増
量値の総量S2の演算例を説明する。
減速運転時の燃料カット量の総量S1と再着火時の燃料増
量値の総量S2の演算例を説明する。
第５図は車両が減速運転に入った時のガスタービン機
関の比例制御ラインGflinの変化、及び減速運転時に燃
料カットする場合の燃料流量の変化を示すものである。
図に示すGfdは燃料流量がこれ以下になると燃焼器CCが
吹き消える吹き消えラインである。また、定常時の燃料
流量GfがGfaであったとすると、この時の目標回転数N
1SETは比例制御ラインGflin上のＡ点から、横軸上のＢ
点で与えられる。この状態から車両が減速運転に入る
と、まず、一点鎖線で示す定常時の比例制御ラインGfli
nが二点鎖線で示す減速時の位置に移動し、アクセル開
度で決まる目標回転数N1SETはＢ点からＦ点に移動す
る。燃料カットが行われると燃料流量GfはＢ点に移動
し、実際の機関回転数N1は減少する。機関回転数がＣ点
（＝N1SET＋Ｘ）に達すると、ステップ304の制御により
燃料カットが停止されて再着火が行われ、燃料流量Gfが
吹き消えラインGfdに再着火増量Gfupを加えたＤ点まで
上昇する。この後、燃料流量Gfは吹き消えラインGfdに
平行に減速時の比例制御ラインGflinまで移動し、減速
時の比例制御ラインGflinに到達後、減速時の目標回転
数N1SETで決まる比例制御ラインGflin上のＥ点まで移動
する。
関の比例制御ラインGflinの変化、及び減速運転時に燃
料カットする場合の燃料流量の変化を示すものである。
図に示すGfdは燃料流量がこれ以下になると燃焼器CCが
吹き消える吹き消えラインである。また、定常時の燃料
流量GfがGfaであったとすると、この時の目標回転数N
1SETは比例制御ラインGflin上のＡ点から、横軸上のＢ
点で与えられる。この状態から車両が減速運転に入る
と、まず、一点鎖線で示す定常時の比例制御ラインGfli
nが二点鎖線で示す減速時の位置に移動し、アクセル開
度で決まる目標回転数N1SETはＢ点からＦ点に移動す
る。燃料カットが行われると燃料流量GfはＢ点に移動
し、実際の機関回転数N1は減少する。機関回転数がＣ点
（＝N1SET＋Ｘ）に達すると、ステップ304の制御により
燃料カットが停止されて再着火が行われ、燃料流量Gfが
吹き消えラインGfdに再着火増量Gfupを加えたＤ点まで
上昇する。この後、燃料流量Gfは吹き消えラインGfdに
平行に減速時の比例制御ラインGflinまで移動し、減速
時の比例制御ラインGflinに到達後、減速時の目標回転
数N1SETで決まる比例制御ラインGflin上のＥ点まで移動
する。
この第５図から分かるように、減速運転時の燃料カッ
ト量の総量S1は、燃料をカットしてから再着火燃料を噴
射するまでの時間ttと、燃料カット時の吹き消えライン
Gfd上の燃料流量Gfd1および再着火時の吹き消えラインG
fd上の燃料流量Gfd2によって演算される。吹き消えライ
ンGfdは次の形で求めることができる。
ト量の総量S1は、燃料をカットしてから再着火燃料を噴
射するまでの時間ttと、燃料カット時の吹き消えライン
Gfd上の燃料流量Gfd1および再着火時の吹き消えラインG
fd上の燃料流量Gfd2によって演算される。吹き消えライ
ンGfdは次の形で求めることができる。
Gfd＝ｆ（N1,T35）＝Ｐ＋Ｑ＊N1−Ｒ＊T35 （但し、P,Q,Rは正の定数） 従って、燃料流量Gfd1と燃料流量Gfd2は燃料カットした
瞬間に演算することができる。また、燃料をカットして
から再着火燃料を噴射するまでの時間ttは、現在のガス
ジェネレータGGの回転数N1とガスジェネレータGGの目標
回転数N1SETとの差回転数ΔN1の大きさにより再着火ま
での時間が第６図（ａ）に示すような関係にあることか
ら、この関係を予めマップの形でROMに格納しておけ
ば、燃料カット時のガスジェネレータGGの回転数N1とガ
スジェネレータGGの目標回転数N1SETとの差回転数ΔN1
の値により演算できる。よって、減速運転時の燃料カッ
ト量の総量S1は次式で演算される。
瞬間に演算することができる。また、燃料をカットして
から再着火燃料を噴射するまでの時間ttは、現在のガス
ジェネレータGGの回転数N1とガスジェネレータGGの目標
回転数N1SETとの差回転数ΔN1の大きさにより再着火ま
での時間が第６図（ａ）に示すような関係にあることか
ら、この関係を予めマップの形でROMに格納しておけ
ば、燃料カット時のガスジェネレータGGの回転数N1とガ
スジェネレータGGの目標回転数N1SETとの差回転数ΔN1
の値により演算できる。よって、減速運転時の燃料カッ
ト量の総量S1は次式で演算される。
S1＝tt＊（Gfd1＋Gfd2）÷２ 一方、再着火時の燃料増量値の総量S2は、再着火燃料
を噴射してから燃料流量Gfが比例制御ラインGflin上に
至るまでの時間tttと、再着火時の燃料流量の再着火増
量Gfupによって演算される。再着火増量Gfupはステップ
305で述べたように、次式により演算される。
を噴射してから燃料流量Gfが比例制御ラインGflin上に
至るまでの時間tttと、再着火時の燃料流量の再着火増
量Gfupによって演算される。再着火増量Gfupはステップ
305で述べたように、次式により演算される。
Gfdup＝ｆ（F/A,T35） また、再着火燃料を噴射してから燃料流量が比例制御ラ
インGflinに達するまでの時間tttは、ステップ304で説
明した燃料カットの可否の判定を行うある回転数Ｘの大
きさにより第６図（ｂ）に示すような関係から求めるこ
とができる。よって回転数Ｘに応じた時間tttの値をROM
に格納しておけば、減速運転後の再着火時の燃料増量値
の総量S2は次式で演算される。
インGflinに達するまでの時間tttは、ステップ304で説
明した燃料カットの可否の判定を行うある回転数Ｘの大
きさにより第６図（ｂ）に示すような関係から求めるこ
とができる。よって回転数Ｘに応じた時間tttの値をROM
に格納しておけば、減速運転後の再着火時の燃料増量値
の総量S2は次式で演算される。
S2＝ttt＊Gfup 第７図は第３図のステップ309の燃料カット処理を詳細
に示すものである。ステップ701では目標回転数N
1SETが、機関の自動変速器A/Tのシフト位置がドライブ
レンジの時のアイドル回転数IDLEに2000rpm加えた回転
数よりも小さいか否かが判定され、N1SET≧IDLE＋2000
の時（NO）はこのルーチンを終了するが、N1SET＜IDLE
＋2000の時（YES）はステップ702に進んで自動変速器A/
Tのシフト位置がＮ（ニュートラル）か否かが判定され
る。そして、自動変速器A/Tのシフト位置がＮの時（YE
S）はこのルーチンを終了するが、自動変速器A/Tのシフ
ト位置がＮ以外の時（NO）はステップ703に進む。ステ
ップ703ではガスジェネレータGGの回転数N1とガスジェ
ネレータGGの目標回転数N1SETとの差回転数ΔN1がある
回転数、例えば、7000rpmよりも大きいか否かが判定さ
れる。そして、ΔN1＞7000rpmより大きい時（YES）はス
テップ704に進み、ΔN1≦7000rpmの時（NO）はステップ
711に進む。
に示すものである。ステップ701では目標回転数N
1SETが、機関の自動変速器A/Tのシフト位置がドライブ
レンジの時のアイドル回転数IDLEに2000rpm加えた回転
数よりも小さいか否かが判定され、N1SET≧IDLE＋2000
の時（NO）はこのルーチンを終了するが、N1SET＜IDLE
＋2000の時（YES）はステップ702に進んで自動変速器A/
Tのシフト位置がＮ（ニュートラル）か否かが判定され
る。そして、自動変速器A/Tのシフト位置がＮの時（YE
S）はこのルーチンを終了するが、自動変速器A/Tのシフ
ト位置がＮ以外の時（NO）はステップ703に進む。ステ
ップ703ではガスジェネレータGGの回転数N1とガスジェ
ネレータGGの目標回転数N1SETとの差回転数ΔN1がある
回転数、例えば、7000rpmよりも大きいか否かが判定さ
れる。そして、ΔN1＞7000rpmより大きい時（YES）はス
テップ704に進み、ΔN1≦7000rpmの時（NO）はステップ
711に進む。
ステップ704ではアクセル開度θが所定開度θｄ以下
か否かが判定され、θ≧θｄの時（NO）はステップ706
に進み、θ＜θｄの時（YES）はステップ705に進んで燃
料カットを行なってからステップ706に進む。そして、
ステップ706ではガスジェネレータGGの回転数N1が目標
回転数N1SETに近づいた時に“1"にされるフラグGFOKを
“0"にしてこのルーチンを終了する。
か否かが判定され、θ≧θｄの時（NO）はステップ706
に進み、θ＜θｄの時（YES）はステップ705に進んで燃
料カットを行なってからステップ706に進む。そして、
ステップ706ではガスジェネレータGGの回転数N1が目標
回転数N1SETに近づいた時に“1"にされるフラグGFOKを
“0"にしてこのルーチンを終了する。
一方、ステップ703でNOとなって進むステップ707で
は、前述のフラグGFOKが“1"か否かが判定され、GFOK＝
“0"の時（NO）はこのルーチンを終了し、GFOK＝“1"の
時（YES）はステップ708に進んで燃料カットを行なって
からこのルーチンを終了する。なお、このフラグGFOKは
前述の再着火燃料を噴射するタイミングフラグでもあ
り、再着火後のガスジェネレータGGの回転数N1が上昇し
てもGFOK＜7000rpmの範囲内であれば再度燃料カットし
ない為のヒステリシス特性を持ったフラグである。
は、前述のフラグGFOKが“1"か否かが判定され、GFOK＝
“0"の時（NO）はこのルーチンを終了し、GFOK＝“1"の
時（YES）はステップ708に進んで燃料カットを行なって
からこのルーチンを終了する。なお、このフラグGFOKは
前述の再着火燃料を噴射するタイミングフラグでもあ
り、再着火後のガスジェネレータGGの回転数N1が上昇し
てもGFOK＜7000rpmの範囲内であれば再度燃料カットし
ない為のヒステリシス特性を持ったフラグである。
第８図は再着火燃料噴射ルーチンを示すものであり、
第７図の燃料カット処理の後で行われるものである。前
述のように、再着火時には減速ラインGfd上の燃料に所
定増量Gfupを加えた燃料を再着火燃料とし、これをある
時間tttだけ噴射するようにしている。これを具体的に
説明すると、まず、ステップ801では再着火燃料噴射時
間tttの読込が行われる。この再着火燃料噴射時間tttは
前述のようにRAMに格納されている第６図（ｂ）の関係
から読み出される。続くステップ802では再着火燃料を
噴射するタイミングフラグであるGFOKが“1"か否かが判
定される。GFOK＝“0"の時（NO）はステップ806に進
み、ここで増量フラグGFUPが“1"にされた後ステップ80
7にて再着火燃料に必要な燃料の増量分Gfupが演算され
る。一方、ステップ802においてGFOK＝“1"の時（YES）
はステップ803に進み、ここでフラグGFOKが“1"に変化
してからの時間が所定時間T2を経過したか否かが判定さ
れる。そして、フラグGFOKが“1"に変化してからの時間
が所定時間T2に満たない時はステップ806に進み、フラ
グGFOKが“1"に変化してからの時間が所定時間T2を経過
した時はステップ804に進む。ステップ804では増量フラ
グGFUPが“0"にされた後ステップ805にて再着火燃料に
必要な燃料の増量分Gfupが０にされる。
第７図の燃料カット処理の後で行われるものである。前
述のように、再着火時には減速ラインGfd上の燃料に所
定増量Gfupを加えた燃料を再着火燃料とし、これをある
時間tttだけ噴射するようにしている。これを具体的に
説明すると、まず、ステップ801では再着火燃料噴射時
間tttの読込が行われる。この再着火燃料噴射時間tttは
前述のようにRAMに格納されている第６図（ｂ）の関係
から読み出される。続くステップ802では再着火燃料を
噴射するタイミングフラグであるGFOKが“1"か否かが判
定される。GFOK＝“0"の時（NO）はステップ806に進
み、ここで増量フラグGFUPが“1"にされた後ステップ80
7にて再着火燃料に必要な燃料の増量分Gfupが演算され
る。一方、ステップ802においてGFOK＝“1"の時（YES）
はステップ803に進み、ここでフラグGFOKが“1"に変化
してからの時間が所定時間T2を経過したか否かが判定さ
れる。そして、フラグGFOKが“1"に変化してからの時間
が所定時間T2に満たない時はステップ806に進み、フラ
グGFOKが“1"に変化してからの時間が所定時間T2を経過
した時はステップ804に進む。ステップ804では増量フラ
グGFUPが“0"にされた後ステップ805にて再着火燃料に
必要な燃料の増量分Gfupが０にされる。
ステップ805またはステップ807が終了するとステップ
808に進み、ここで減量ラインGfdに再着火燃料の増量分
Gfupが加算される。そして、ステップ809で再び減速ラ
インGfdと比例制御ラインGflinとが比較され、Gfd≦Gfl
inの時（NO）は定常運転中を示すのでステップ811に進
んで最終燃料噴射量Gflstが比例制御ラインGflinと置か
れ、Gfd＞Gflinの時（YES）は車両の減速状態を示すの
でステップ810に進んで最終燃料噴射量Gflstが減量ライ
ンGfdと置かれる。
808に進み、ここで減量ラインGfdに再着火燃料の増量分
Gfupが加算される。そして、ステップ809で再び減速ラ
インGfdと比例制御ラインGflinとが比較され、Gfd≦Gfl
inの時（NO）は定常運転中を示すのでステップ811に進
んで最終燃料噴射量Gflstが比例制御ラインGflinと置か
れ、Gfd＞Gflinの時（YES）は車両の減速状態を示すの
でステップ810に進んで最終燃料噴射量Gflstが減量ライ
ンGfdと置かれる。
以上説明したように、本発明のガスタービン車両の燃
料流量制御装置によれば、減速時に燃料カットを行うガ
スタービン車両において、車両の減速時に、機関の運転
状態から燃料カットした時のカットされる燃料の総量
と、再着火時の燃料の増量分の総量とを比較して、燃料
カットを実行した方が燃料消費量が少なくて済むと判断
した時だけ燃料カットが実行されるので、車両減速時の
燃料消費量を低減させることができ、ガスタービン車両
の燃費が向上するという効果がある。
料流量制御装置によれば、減速時に燃料カットを行うガ
スタービン車両において、車両の減速時に、機関の運転
状態から燃料カットした時のカットされる燃料の総量
と、再着火時の燃料の増量分の総量とを比較して、燃料
カットを実行した方が燃料消費量が少なくて済むと判断
した時だけ燃料カットが実行されるので、車両減速時の
燃料消費量を低減させることができ、ガスタービン車両
の燃費が向上するという効果がある。
第１図は本発明のガスタービン車両の燃料流量制御装置
の構成を示す原理図、第２図は本発明のガスタービン車
両の燃料流量制御装置の全体構成図、第３図、第７図、
及び第８図は第２図の制御回路の制御手順を示すフロー
チャート、第４図および第５図は第３図のフローチャー
トの動作を示す機関回転数と燃料流量の特性図、第６図
（ａ）は減速時点の実際の回転数と目標回転数の差と再
着火までの時間の関係を示す線図、第６図（ｂ）は再着
火時の実際の回転数と目標回転数の差と燃料流量が比例
制御ラインに達するまでの時間の関係を示す図、第９図
は従来のガスタービン機関の構成を示す構成図である。 Ｃ……コンプレッサ、CC……燃焼器、CT……コンプレッ
サタービン、HE……熱交換器、PT……パワータービン、
SN1……回転数センサ、VN……可変ノズル。
の構成を示す原理図、第２図は本発明のガスタービン車
両の燃料流量制御装置の全体構成図、第３図、第７図、
及び第８図は第２図の制御回路の制御手順を示すフロー
チャート、第４図および第５図は第３図のフローチャー
トの動作を示す機関回転数と燃料流量の特性図、第６図
（ａ）は減速時点の実際の回転数と目標回転数の差と再
着火までの時間の関係を示す線図、第６図（ｂ）は再着
火時の実際の回転数と目標回転数の差と燃料流量が比例
制御ラインに達するまでの時間の関係を示す図、第９図
は従来のガスタービン機関の構成を示す構成図である。 Ｃ……コンプレッサ、CC……燃焼器、CT……コンプレッ
サタービン、HE……熱交換器、PT……パワータービン、
SN1……回転数センサ、VN……可変ノズル。
Claims (1)
- 【請求項１】車両の減速状態を検出する減速検出手段
と、 車両の減速時の機関の目標回転数と実際の回転数との差
を演算する回転数差演算手段と、 演算された前記回転数差に基づき、燃料カットの有効、
無効を判定する燃料カット判定手段と、 燃料カット有効の判定時に再着火流量の演算を行う再着
火流量演算手段と、 燃料カット有効の判定時に燃料カットから燃料再着火ま
でのカット燃料の総量の演算を行う総カット燃料量演算
手段と、 演算された再着火流量と吹き消えラインとの比較から、
再着火後の燃料増量の総量を演算する再着火総増量演算
手段と、 カット燃料の総量と再着火後の総増量とを比較し、前者
が後者よりも少ない時には燃料カットを中止させる燃料
カット中止手段とを備えたことを特徴とするガスタービ
ン車両の燃料流量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12290089A JP2712546B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | ガスタービン車両の燃料流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12290089A JP2712546B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | ガスタービン車両の燃料流量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02305328A JPH02305328A (ja) | 1990-12-18 |
| JP2712546B2 true JP2712546B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=14847400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12290089A Expired - Fee Related JP2712546B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | ガスタービン車両の燃料流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712546B2 (ja) |
-
1989
- 1989-05-18 JP JP12290089A patent/JP2712546B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02305328A (ja) | 1990-12-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |