JP2891020B2 - 燃焼器の制御装置 - Google Patents
燃焼器の制御装置Info
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Description
器の制御装置に関し、特に、予蒸発予混合部に逆火が発
生した時に早期に逆火を消炎させる技術に関する。
実開平2−72334号公報に開示された、予蒸発予混
合式と称されるものがある。このものは、2つの燃料噴
射ノズルを有し、運転状態に対応して設定される要求燃
料噴射量を、第1燃料噴射ノズルと第2燃料噴射ノズル
に適切に配分して噴射する構成である。
に、第1燃料噴射ノズルから燃料を噴射すると共にコン
プレッサ及び熱交換器を介して供給される燃焼用空気を
導入する。そして、前記予蒸発予混合通路内で、噴射し
た燃料を蒸発させ燃焼用空気と混合させて主燃焼部であ
る燃焼筒内に供給する。また、燃焼筒内には、要求燃料
噴射量から第1燃料噴射ノズルの噴射量を引いた残りの
噴射量を第2燃料噴射ノズルから直接噴射し、予蒸発予
混合部から供給される混合気と共に燃焼筒内で燃焼させ
る。更に、両燃料噴射ノズルから噴射した燃料量に対応
して燃焼筒内に希釈用空気を導入し、燃焼筒内である範
囲の希薄状態(例えば空気過剰率が2以上)に制御して
燃焼させるようにしている。
合させる範囲の希薄状態で燃焼させることにより、1つ
の燃料噴射ノズルで燃焼筒内に直接燃料を噴射する拡散
燃焼方式のものに比べて、NOx の排出量を大幅に減少
でき良好な排気特性が得られ有利である。
に示す従来の燃焼器では、燃焼筒内の火炎が予蒸発予混
合通路内に拡散する、所謂逆火が発生した場合でも、こ
れに伴う予蒸発予混合通路の温度の異常上昇を検知して
逆火状態が検出されるまでは逆火がないものとして、燃
焼筒内を所定の希薄燃焼状態に維持できるような、両燃
料噴射ノズルからの燃料噴射量の配分設定が継続され
る。
態が改善されないことから、予蒸発予混合部の焼損を招
く虞れがあった。本発明は以上のような従来の問題点に
鑑み、逆火発生時には、これを早期に発見且つ消炎させ
ると共に、消炎後の逆火再発を抑制して燃焼器の寿命を
向上できる燃焼器の制御装置を提供することを目的とす
る。
明では図1に示すように、燃焼用空気が流入する燃焼器
入口と燃焼筒との間に、前記燃焼器入口近傍に配置した
第1燃料噴射ノズルから噴射した燃料を蒸発させると共
に前記燃焼用空気と混合させて燃焼筒に導く予蒸発予混
合通路を有し、該予蒸発予混合通路と燃焼筒との接続部
に拡散燃焼用の第2燃料噴射ノズルを備え、運転状態に
対応して設定される要求燃料噴射量を通常燃料配分設定
手段に従って第1燃料噴射ノズルと第2燃料噴射ノズル
に適宜配分して噴射させると共に、前記燃焼筒に当該燃
焼筒内に導入する希釈用空気の取り入れ口を開設し、燃
焼筒内で所定の空気過剰率で燃焼させるよう構成した燃
焼器において、前記予混合予蒸発通路の温度を検出する
第1温度検出手段と、前記燃焼器入口温度を検出する第
2温度検出手段と、予混合予蒸発通路温度と燃焼器入口
温度または燃焼筒内の火炎の発光強度に基づいて予蒸発
予混合通路への逆火を判断する逆火判定手段と、該逆火
検出手段で逆火が検出された時に前記通常燃料配分設定
手段の配分設定に比べて第1燃料噴射ノズル側噴射配分
量を少なく設定した逆火用燃料噴射配分マップに基づい
て要求燃料噴射量を第1燃料噴射ノズルと第2燃料噴射
ノズルに配分設定する逆火用燃料配分設定手段と、前記
予混合予蒸発通路温度と燃焼器入口温度との温度差が前
記逆火検出時とは異なる所定値以下の時に逆火が消炎し
たと判断する消炎判定手段と、該消炎判定手段が消炎と
判定してから所定時間経過するまで前記逆火用燃料配分
設定手段による燃料配分を継続させ、その後に通常の燃
料配分に復帰させる遅延手段と、前記通常燃料配分設定
手段又は前記逆火用燃料配分設定手段で設定される配分
量に基づいて第1燃料噴射ノズルと第2燃料噴射ノズル
を駆動制御する燃料噴射ノズル駆動制御手段とを備えて
構成した。
度検出手段が検出する予蒸発予混合通路の温度及び第2
温度検出手段が検出する燃焼器入口温度に基づいて、ま
たは燃焼筒内の火炎の発光強度に基づいて予蒸発予混合
通路内に逆火が発生したかどうかを判断する。逆火用燃
料配分設定手段は、逆火が検出されると予め設定した逆
火用燃料噴射量配分マップに基づいて、第1及び第2燃
料噴射ノズルからの燃料噴射量の配分を設定する。即
ち、第1燃料噴射ノズルからの燃料噴射量が通常制御に
比べて減少するように配分設定する。燃料噴射ノズル駆
動制御手段は、前記設定に基づいて第1及び第2燃料噴
射ノズルを駆動制御して両ノズルから燃料噴射を行う。
かかる逆火用の燃料噴射制御により、予蒸発予混合通路
温度が低下し、燃焼器入口温度との温度差が所定値以下
となった時に消炎判定手段が消炎と判断する。そして、
遅延手段により消炎判定手段が消炎を検出した時点から
所定時間経過するまでは逆火用の燃料配分による燃料噴
射制御が実行され、その後、通常燃料配分設定手段に基
づく燃料配分設定による燃料噴射制御が実行される。
つ、逆火発生時に第1燃料噴射ノズルからの燃料噴射量
を減少させるので、予蒸発予混合通路の逆火を素早く解
消できる。また、逆火が消炎してから所定時間は逆火用
の燃料噴射制御を実行し、その後に通常の燃料噴射制御
に移行させるので、逆火の再発を抑制できるようにな
る。
する。本考案の燃焼器の制御装置の第1実施例の構成を
示す図2において、吸気通路内に設けられた燃焼器1
は、図示しないコンプレッサ及び熱交換器を介して供給
される燃焼用空気を導入する空気導入孔2aを設けたカ
バー2に囲まれた予蒸発予混合通路としての予蒸発管3
を有し、該予蒸発管3の下流端に接続して燃焼筒4を有
している。
形成された周壁には、同じく図示しない空気導入孔が形
成された空気流量調整用のリング状のスリーブ5が回動
自由に嵌合されている。又、予蒸発管3内の上流端部に
は、予蒸発管3内に燃料を噴射する予蒸発予混合燃焼用
の第1燃料噴射ノズル6が装着され、燃焼筒4との接続
部である予蒸発管3下流端部には、予蒸発管3中心部に
ブラケット7を介して支持された火炎保持用のセンタボ
ディ8に装着されて拡散燃焼用の第2燃料噴射ノズル9
が設けられている。
蒸発管3内の温度を検出する第1温度検出手段としての
第1温度センサ10が設けられており、外部への配線は
前記ブラケット7を通して取り出すように構成してい
る。また、前記燃焼用空気を導入する前記空気導入孔2
a部分には、燃焼入口温度を検出するための第2温度検
出手段としての第2温度センサ31が設けられている。
うな予蒸発管3内部ではなく、図2中の破線(図中、符
号10′で示す)で示すように、予蒸発管3外表面に取
り付けるようしてもよい。このような取付け構造では、
予蒸発管3内部に取付ける場合に比べて燃焼器の組み立
てが容易となる利点がある。燃焼筒4には、点火栓11
がその先端を燃焼筒4内に臨ませて装着されている。ま
た、燃焼筒4の周壁には、希釈用の空気を燃焼筒4内に
導入するための第1空気取り入れ口4A及び拡散燃焼用
の空気を燃焼筒4内に導入するための第2空気取り入れ
口4Bが形成されている。そして、予蒸発管3と同様
に、第1空気取り入れ口4Aの開口面積を可変して、取
り入れる空気を調整するリング状の第1スリーブ12
と、第2空気取り入れ口4Bの開口面積を可変して、取
り入れる空気を調整するリング状の第2スリーブ13と
が回動自由に嵌合取付されており、各スリーブ12,1
3には、夫々ギヤ14,15が一体に設けられている。
1外壁に回転自在に支持された回転軸16の先端に設け
られたギヤ17と噛み合っており、第2スリーブ13側
のギヤ15は、前記回転軸16の外周面に回転自在に嵌
合して支持された筒状の回転軸18に一体に設けられたギ
ヤ19と噛み合っている。前記回転軸16の基端部に
は、該回転軸16を回転駆動して、第1空気取り入れ口
4Aから取り入れる空気を調整するべく前記第1スリー
ブ12を回転駆動する第1アクチュエータ22が連結さ
れている。又、前記回転軸18の基端部には、該回転軸
18を回転駆動して、第2空気取り入れ口4Bから取り
入れる空気を調整するべく前記第2スリーブ13を回転
駆動する第2アクチュエータ23が連結されている。
ニット20は、例えばマイクロコンピュータで構成され
ている。そして、通常時は、従来と同様にして、第1温
度センサ10とアクセル開度センサ21からの信号に基
づいて第1及び第2燃料噴射ノズル6,9と各アクチュ
エータ22,23を駆動制御して所定の希薄状態での燃
焼を行わせる。即ち、第1温度センサ10からの予蒸発
管温度TP 信号に基づいて、予蒸発管3内で蒸発可能な
第1燃料噴射ノズル6からの許容燃料噴射量を予め設定
した通常燃料配分マップを用いて算出すると共に、アク
セル開度センサ21からの機関負荷に相当するアクセル
開度θ信号を入力して現在の運転状態に対応する機関の
要求燃料噴射量Gfsetを算出する。そして、これら両燃
料噴射量の大小に応じて、要求燃料噴射量が許容燃料噴
射量以下の時は、第1燃料噴射ノズル6からのみ燃料噴
射を実行し、要求燃料噴射量が許容燃料噴射量より大の
時は、両燃料噴射量の差を算出しその算出値を第2燃料
噴射ノズルからの噴射量として、両燃料噴射ノズル6,
9から燃料噴射を行い、予蒸発予混合燃焼と拡散燃焼と
を併用する。これら燃料噴射制御と同時に、第1及び第
2燃料噴射ノズル6,9に割当てた燃料噴射量に応じて
第1及び第2スリーブ12,13駆動用のアクチュエー
タ22,23を駆動制御して燃焼用空気及び希釈用空気
の供給量を適切に制御して燃焼筒4内の燃焼が所定範囲
の希薄燃焼状態で行われるようにしている。
のフローチャートに示すように、第1温度センサ10の
予蒸発管温度TP と第2温度センサ31からの燃焼器入
口温度Tin信号に基づいて、予蒸発管3内での逆火発生
の判定と消炎判定とを行い、逆火発生と判定した時に
は、前記通常燃料配分マップの配分設定に比べて第1燃
料噴射ノズル側噴射配分量を少なく設定した逆火用燃料
噴射配分マップに基づいて燃焼器入口温度Tinをパラメ
ータとしてエンジン回転センサ32からのエンジン回転
数から第1燃料噴射ノズル6の燃料噴射量Gf1を減量設
定し、この設定値と現在の運転状態に対応して算出され
る前記要求燃料噴射量Gfsetに基づいて第1及び第2燃
料噴射ノズルの噴射量配分を設定し、両ノズル6,9を
駆動制御している。更に、消炎後は、所定時間経過する
まで逆火用の燃料噴射制御を継続し、所定時間経過後、
通常の燃料噴射制御に復帰させるよう制御している。
要求燃料噴射量設定手段、逆火判定手段、消炎判定手
段、逆火用燃料配分設定手段、通常燃料配分設定手段、
遅延手段及び燃料噴射ノズル駆動制御手段の各機能が、
図3のフローチャートに示す如くソフトウエア的に備え
られているものである。次に、図3のフローチャートを
参照しながら本実施例装置の逆火検出と逆火検出後の燃
料噴射量制御動作について具体的に説明する。
下同様とする)では、アクセル開度センサ21から信号
によりアクセル開度θを読み込む。ステップ2では、ス
テップ1で読み込んだアクセル開度θに対応する現在エ
ンジンが要求している要求燃料噴射量Gfsetを算出す
る。ステップ3では、第1温度センサ10からの信号に
基づき予蒸発管3内の温度TP を読み込む。
状態を判定する。ここで、Iset =0の時は逆火が検出
されていないことを示しステップ5,6に進み、Iset
=1の時は逆火が検出されていることを示しステップ1
7に進む。ステップ5,6では、予蒸発管温度TP の変
化率ΔTP が所定値ΔTP0以上か否か及び予蒸発管温度
TP と第2温度センサ31で検出される燃焼器入口温度
T inとの差(TP −Tin)が所定値ΔTin0 以上か否か
を、それぞれ判定する。そして、ステップ5,6のどち
らかでNO(ΔTP <ΔTP0又はTP −Tin<Δ
T in0 )と判定された時は、ステップ21に進み、前述
した予蒸発管内の許容燃料噴射量に基づいて第1及び第
2燃料噴射ノズル6,9の噴射量設定を行う通常の燃料
噴射量制御を行う。一方、ステップ5においてYES
(ΔTP ≧ΔTP0)と判定され、且つ、ステップ6にお
いてYES(TP −Tin≧ΔTin0 )と判定された時
は、予蒸発管3内で逆火発生と判断してステップ7に進
む。このステップ5,6が逆火判定手段の機能に相当す
る。
1にセットする。ステップ8では、予め設定した逆火用
燃料噴射配分マップを用い、エンジン回転センサ32の
信号と燃焼器入口温度Tinとに基づいて、逆火を消炎さ
せるための第1燃料噴射ノズル6の燃料噴射量Gf1を設
定する。ここで設定される第1燃料噴射ノズル6の燃料
噴射量Gf1は当然のことながら通常より少ない設定量と
なる。
テップ2で設定した要求燃料噴射量Gfsetの大小を比較
し、Gf1≧Gfsetの時は、ステップ10に進み、燃料噴
射量Gf1を半分に設定し、Gf1<Gfsetとなるまで燃料
噴射量Gf1を半分づつ減少させることで、逆火の早期消
炎を図っている。そして、ステップ9においてGf1<G
fsetと判定された時はステップ10に進み。
とステップ9でYESの判定がなされた時の第1燃料噴
射ノズルGf1との差を演算して第2燃料噴射ノズル9の
燃料噴射量Gf2(=Gfset−Gf1)を算出する。ステッ
プ12では、第1及び第2燃料噴射ノズル6,9を駆動
制御してそれぞれ設定された燃料噴射量Gf1,Gf2を噴
射させる。
時間を計時するタイマの値TIMEの値が所定値TIM
E0 以上か否かを判定する。ここで、逆火検出前では、
タイマはリセット状態にあり、逆火検出直後はTIME
<TIME0 となってステップ14〜16を飛び越しス
テップ1に戻り、ステップ1〜3の動作を実行する。そ
して、逆火が検出されると、ステップ4の判定がYES
(Iset =1)となり、ステップ17に進む。
の状態を判定する。ここで、Jset=0の時は消炎され
ていないことを示しステップ18に進み、Jset =1の
時は消炎したことを示しステップ20に進む。ステップ
18では、現在の予蒸発管温度TP と燃焼入口温度Tin
との差(TP−Tin)が所定値ΔTin1 (<ΔTin0 )
以下か否かを判定し、TP −Tin>ΔTin1 の時は、消
炎されていないと判断してステップ19を飛び越しステ
ップ8に進む。また、TP −Tin≦ΔTin1 となった時
は消炎と判断してステップ19に進み、消炎検出フラグ
Jset =1にセットする。
と、次回のステップ17の判定がYESとなり、ステッ
プ20でタイマの値TIMEがΔtづつカウントアップ
される。そして、ステップ20のカウントアップによっ
てステップ13の判定がYES(TIME≧TIM
E0 )となるまでは、逆火用の燃料噴射制御が継続され
る。その後、ステップ13の判定がYESとなった時に
は、消炎検出後所定時間経過と判断して、ステップ14
以下に進み、ステップ14〜16において、逆火検出フ
ラグIset 、消炎検出フラグJset 及びタイマの値TI
MEをそれぞれリセットし、逆火が発生していない時の
通常の燃料噴射制御に移行する。即ち、図に示すよう
に、逆火を確認した時点で第1燃料噴射ノズル6の噴射
量を絞り、消炎確認後、そのまま継続して所定時間(図
4の遅延時間に相当する)経過後に、通常の燃料噴射制
御に移行させている。
射ノズル6の噴射量を絞ることによって逆火を早期に消
炎することができ、予蒸発管3等の焼損を防止すること
ができる。また、逆火が消炎した直後は予蒸発管3周囲
が熱せられており、消炎直後に通常の燃料噴射制御に戻
したのでは逆火が再発する可能性が高いが、本実施例で
は、逆火を消炎した後、所定時間経過するまで逆火用の
燃料噴射制御を継続して第1燃料噴射ノズル6の噴射量
をそのまま絞るようにしているので、逆火の再発を防止
することができる。
温度TP と燃焼器入口温度Tinとに基づいて行う例を示
したが、例えば特開平4−186020号公報のように
燃焼筒4内の希薄燃焼部の空気過剰率を火炎の特定成分
の発光強度で検出する構成の燃焼器の場合において、逆
火判定を前記特定成分の複数種の発光強度に基づいて行
うようにしてもよい。
すような燃焼筒4内の火炎の発光スペクトルを検出する
スペクトル検出装置を用い、例えばCHラジカルとC2
ラジカルの各発光強度a,bを測定する。そして、CH
ラジカル発光強度aとC2 ラジカル発光強度bの比(b
/a)をkとする。この発光強度比kを用い、図3のス
テップ5,6の逆火判定条件に代えて、図5に示すよう
に、発光強度比kの単位時間当たりの変化率Δkが予め
設定した所定値Δk0 以上(Δk≧Δk0 )で、且つ、
前記発光強度比kが予め設定した所定範囲内(k1 ≦k
≦k2 )にある時に、逆火発生と判断するようにする。
尚、消炎判定に関しては、発光強度比による確認が難し
いため、図3に示す第1実施例と同様に、予蒸発管温度
TP と燃焼器入口温度Tinとから判定する。
判定を行う構成によれば、逆火検出がより早く行え、逆
火による予蒸発管等の熱損傷を最低限に抑えることがで
きる。
蒸発用混合通路内の逆火を検出した時に予蒸発予混合通
路内に噴射する燃料量を絞ると共に、逆火消炎後、所定
時間経過してから通常の燃料噴射制御に移行する構成と
したので、逆火が発生した時に早期に逆火を消炎でき、
しかも、逆火の再発の可能性を低くでき、予蒸発予混合
通路等の熱損傷を防止できる。これにより、燃焼器の寿
命を延ばすことができると共に安全性も向上できる。
るブロック図
示す構成図
ャート
るタイムチャート
要部動作である逆火判定動作ステップを示すフローチャ
ート
Claims (1)
- 【請求項1】燃焼用空気が流入する燃焼器入口と燃焼筒
との間に、前記燃焼器入口近傍に配置した第1燃料噴射
ノズルから噴射した燃料を蒸発させると共に前記燃焼用
空気と混合させて燃焼筒に導く予蒸発予混合通路を有
し、該予蒸発予混合通路と燃焼筒との接続部に拡散燃焼
用の第2燃料噴射ノズルを備え、運転状態に対応して設
定される要求燃料噴射量を通常燃料配分設定手段に従っ
て第1燃料噴射ノズルと第2燃料噴射ノズルに適宜配分
して噴射させると共に、前記燃焼筒に当該燃焼筒内に導
入する希釈用空気の取り入れ口を開設し、燃焼筒内で所
定の空気過剰率で燃焼させるよう構成した燃焼器におい
て、 前記予混合予蒸発通路の温度を検出する第1温度検出手
段と、 前記燃焼器入口温度を検出する第2温度検出手段と、 予混合予蒸発通路温度と燃焼器入口温度または燃焼筒内
の火炎の発光強度に基づいて予蒸発予混合通路への逆火
を判断する逆火判定手段と、 該逆火検出手段で逆火が検出された時に前記通常燃料配
分設定手段の配分設定に比べて第1燃料噴射ノズル側噴
射配分量を少なく設定した逆火用燃料噴射配分マップに
基づいて要求燃料噴射量を第1燃料噴射ノズルと第2燃
料噴射ノズルに配分設定する逆火用燃料配分設定手段
と、 前記予混合予蒸発通路温度と燃焼器入口温度との温度差
が前記逆火検出時とは異なる所定値以下の時に逆火が消
炎したと判断する消炎判定手段と、 該消炎判定手段が消炎と判定してから所定時間経過する
まで前記逆火用燃料配分設定手段による燃料配分を継続
させ、その後に通常の燃料配分に復帰させる遅延手段
と、 前記通常燃料配分設定手段又は前記逆火用燃料配分設定
手段で設定される配分量に基づいて第1燃料噴射ノズル
と第2燃料噴射ノズルを駆動制御する燃料噴射ノズル駆
動制御手段と、 を備えて構成したことを特徴とする燃焼器の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4505693A JP2891020B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 燃焼器の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4505693A JP2891020B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 燃焼器の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06257467A JPH06257467A (ja) | 1994-09-13 |
JP2891020B2 true JP2891020B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=12708703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4505693A Expired - Fee Related JP2891020B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 燃焼器の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2891020B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2496813A4 (en) * | 2009-11-06 | 2018-06-06 | Closed-Loop Engine Technology, LLC | A method of controlling engine performance |
Families Citing this family (3)
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JP3772633B2 (ja) * | 2000-03-17 | 2006-05-10 | 株式会社日立製作所 | ガスタービンの制御方法 |
EP2442031A1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-04-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion device with pulsed fuel split |
JP6945468B2 (ja) * | 2018-02-06 | 2021-10-06 | 三菱パワー株式会社 | ガスタービン燃焼器、ガスタービン及びガスタービン燃焼器の制御方法 |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP4505693A patent/JP2891020B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2496813A4 (en) * | 2009-11-06 | 2018-06-06 | Closed-Loop Engine Technology, LLC | A method of controlling engine performance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH06257467A (ja) | 1994-09-13 |
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