JP3978086B2 - 航空機用ガスタービンシステム，及びガスタービンシステム並びにその動作方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンシステムに関する。本発明は、ガスタービンエンジンの燃焼器内部の燃焼状態を最適に制御するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンは、船，車両，航空機，発電機その他の機械の動力源として広く使用される。図１３は、典型的なガスタービンエンジンの断面図である。該ガスタービンエンジンは，圧縮機（図示されない）と，燃焼器１０１とタービン１０２と燃料供給系統１０３とを含む。燃焼器１０１は，アンニュラ形（annular type：環状形）の燃焼器である。燃焼器１０１は，該圧縮機から空気を供給され，燃料供給系統１０３から燃料を供給される。燃料供給系統１０３には，主燃料流量制御装置１０３ａが設けられ，燃焼器１０１に供給される燃料の流量は，主燃料流量制御装置１０３ａによって制御される。燃焼器１０１は，供給された空気と燃料とを混合して燃焼し，燃焼ガスを生成する。燃焼器１０１は，生成した燃焼ガスを，タービン１０２に供給する。タービン１０２は，燃焼ガスによって駆動され，回転動力を生成する。
【０００３】
燃焼器１０１は，外筒１０４を備えている。外筒１０４には，圧縮機から空気が導入される。外筒１０４には，内筒１０５が収容されている。アンニュラ形のガスタービンエンジンでは，外筒１０４と内筒１０５とは，いずれも，タービン軸（図示されない）を取り囲む環状の形状を有する。内筒１０５には，燃焼用空気口（図示されない）と多数の燃料ノズル１０６とが設けられる。該燃焼用空気口は，燃焼用空気を外筒１０４と内筒１０５の間の空間から内筒１０５の内部に導入する。燃料ノズル１０６は，周方向に等間隔に配置されている。但し，図１３には，一の燃料ノズル１０６のみしか図示されていない。燃焼器１０１に供給された燃料は，燃料ノズル１０６のそれぞれに分配され，燃料ノズル１０６は分配された燃料を内筒１０５の燃焼領域１０５ａに噴射する。噴射された燃料は，燃焼領域１０５ａにおいて燃焼用空気と混合されて燃焼され，燃焼ガスが生成される。
【０００４】
燃焼ガスが生成される内筒１０５には，希釈空気口１０７が開口されている。希釈空気口１０７は，外筒１０４と内筒１０５の間の空間から内筒１０５の内部に希釈空気１０７ａを導入する。燃焼ガスは，希釈空気１０７ａが混合された後，タービン１０２に供給される。タービン１０２は，燃焼ガスによって駆動され，該燃焼ガスから回転エネルギーを取り出して外部に出力する。
【０００５】
アンニュラ形の燃焼器１０１を有するガスタービンエンジンでは，様々な要因に起因して，燃焼火炎温度や，タービン１０２の入口における温度にバラツキが発生することがある。例えば，内筒１０５や燃焼ノズル１０６の製造上の誤差，内筒１０５の製造後の不均一な変形，及び燃焼領域１０５ａにおける燃焼の不安定性は，バラツキの発生要因となり得る。
【０００６】
燃焼火炎温度のバラツキは，局所的に燃焼火炎温度が高い領域や局所的に燃焼火炎温度が低い領域を発生させる。このような領域では，窒素酸化物及び一酸化炭素のような環境汚染物質が発生しやすく，排気ガス中の環境汚染物質の濃度の増加要因となる。更に，燃焼火炎温度のバラツキは，失火の原因となり得る。燃焼火炎温度のバラツキは，抑制されることが望まれる。
【０００７】
更に，タービン１０２の入口における温度のバラツキは，局所的にタービン入口温度が高い領域を発生させる。タービン１０２に，溶損など好ましくない現象を発生させるため好ましくない。
【０００８】
燃焼器１０１の燃焼火炎温度のバラツキと，タービン１０２の入口における温度のバラツキを抑制する技術が提供されることが望まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は，ガスタービンエンジンに使用されるアンニュラ形の燃焼器の燃焼火炎温度のバラツキを抑制する技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は，アンニュラ形の燃焼器を有するガスタービンエンジンのタービンの入口における温度のバラツキを抑制する技術を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下に，［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて，課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は，［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
上記目的を達成するために，本発明による航空機用ガスタービンエンジンシステムは，周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数の燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）が設けられたアンニュラ形の燃焼器（３）と，燃焼器（３）から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービン（４）と，複数の燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）のそれぞれに，燃料をそれぞれに供給する複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）と，制御装置（２）とを備えている。燃焼器（３）は，外筒（６）と，外筒（６）に収納された内筒（７）と，内筒（７）に設けられ，周方向に実質的に等間隔に並んで配置されている複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）とを含む。複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）のそれぞれは，外筒（６）と内筒（７）との間の空間から，内筒（７）に希釈空気を導入する。制御装置（２）は，複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）を制御して，燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）のそれぞれに供給される燃料の燃料流量を個別に調節し，且つ，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）を制御して，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が内筒（７）にそれぞれ導入する希釈空気の流量を個別に調節する。
【００１３】
本発明によるガスタービンエンジンシステムは，周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数の燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）が設けられたアンニュラ形の燃焼器（３）と，燃焼器（３）から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービン（４）と，複数の燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）のそれぞれに，燃料をそれぞれに供給する複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）と，複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）を制御して，前記燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）のそれぞれに供給される燃料の燃料流量を個別に調節する制御装置（２）とを備えている。
【００１４】
前記燃焼ガスが，前記タービン（４）を駆動した後，前記タービン（４）が有するタービン出口（４ａ）から排気ガスとして排出される場合，タービン（４）は，前記タービン出口（４ａ）に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数の環境汚染物質濃度センサ（１６−１〜１６−ｎ，１７−１〜１７−ｎ）を含み，制御装置（２）は，複数の環境汚染物質濃度センサ（１６−１〜１６−ｎ，１７−１〜１７−ｎ）がそれぞれ測定する環境汚染物質濃度に応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００１５】
前記環境汚染物質濃度センサ（１６−１〜１６−ｎ，１７−１〜１７−ｎ）が，前記排気ガスの窒素酸化物濃度を測定するＮＯｘセンサ（１６−１〜１６−ｎ）と，前記排気ガスの一酸化炭素濃度を測定するＣＯセンサ（１７−１〜１７−Ｎ）とを備えている場合，制御装置（２）は，前記窒素酸化物濃度と前記一酸化炭素濃度とに応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００１６】
この場合，制御装置（２）は，前記窒素酸化物濃度の対数に依存する第１項と前記一酸化炭素濃度の対数に依存する第２項とを有する評価関数によって評価値（［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉ）を算出し，前記評価値（［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉ）に応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００１７】
環境汚染物質濃度センサ（１６−１〜１６−ｎ，１７−１〜１７−ｎ）が，前記排気ガスの窒素酸化物濃度を測定するＮＯｘセンサ（１６−１〜１６−ｎ）と，前記排気ガスの未燃炭化水素濃度を測定するＵＨＣセンサ（１７−１’〜１７−ｎ’）とを備えている場合，制御装置（２）は，前記窒素酸化物濃度と前記未燃炭化水素濃度とに応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００１８】
この場合，前記制御装置（２）は，前記窒素酸化物濃度の対数に依存する第１項と前記未燃炭化水素濃度の対数に依存する第２項とを有する評価関数によって評価値（［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉ）を算出し，前記評価値（［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉ）に応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００１９】
前記燃焼器（３）は，燃焼器（３）の入口における燃焼器入口状態を測定する燃焼器入口状態センサ（８，９）を含み，制御装置（２）は，複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）が，前記燃料ノズルのそれぞれに供給する燃料の流量の燃料流量指令値を生成する燃料流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，燃料流量指令値生成手段（２１，２２）は，前記環境汚染物質濃度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１燃料流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記燃料流量指令値と前記燃焼器入口状態とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２燃料流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１燃料流量指令値と前記第２燃料流量指令値とから前記燃料流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００２０】
当該ガスタービンエンジンシステムが更に，前記タービン（４）のタービン回転速度を測定する回転速度センサ（１５）を備え，燃焼器（３）が燃焼器（３）の入口における燃焼器入口温度を測定する燃焼器入口温度センサ（８）と，
前記燃焼器（３）の入口における燃焼器入口圧力を測定する燃焼器入口圧力センサ（９）とを含み，制御装置（２）が，複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）が，前記燃料ノズルのそれぞれに供給する燃料の流量の燃料流量指令値を生成する燃料流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，燃料流量指令値生成手段（２１，２２）は，前記環境汚染物質濃度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１燃料流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記燃料流量指令値と前記燃焼器入口温度と前記燃焼器入口圧力と前記タービン回転速度とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２燃料流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１燃料流量指令値と前記第２燃料流量指令値とから前記燃料流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００２１】
当該ガスタービンエンジンシステムの燃焼器（３）は，外筒（６）と，外筒（６）に収納された内筒（７）と，内筒（７）に設けられ，周方向に実質的に等間隔に並んで配置されている複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）とを含み，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）のそれぞれは，前記外筒（６）と前記内筒（７）との間の空間から，前記内筒（７）に希釈空気（１４）を導入し，制御装置（２）は，前記複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）を制御して，前記複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）がそれぞれ導入する希釈空気（１４）の流量を個別に調節することが好ましい。
【００２２】
前記燃焼ガスが，前記タービン（４）を駆動した後，排気ガスとして前記タービン（４）が有するタービン出口（４ａ）から排出され，タービン（４）は，前記タービン出口（４ａ）に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数のタービン出口温度センサ（１８）を含む場合，制御装置（２）は，前記タービン出口温度センサ（１８）がそれぞれ測定するタービン出口温度に応答して，前記希釈空気（１４）の流量を個別に調節することが好ましい。
【００２３】
燃焼器（３）が前記燃焼器（３）の入口における燃焼器入口状態を測定する燃焼器入口状態センサ（８，９）を含み，制御装置（２）が複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が導入する希釈空気（１４）の希釈空気流量指令値を生成する希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，希釈空気流量指令値指令値生成手段（２１，２２）は，前記タービン出口温度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記希釈空気流量指令値と前記燃焼器入口状態とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１希釈空気流量指令値と前記第２希釈空気流量指令値とから前記希釈空気流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００２４】
当該ガスタービンエンジンシステムが，更に，タービン（４）のタービン回転速度を測定する回転速度センサ（１５）を備え，燃焼器（３）が，燃焼器（３）の入口における燃焼器入口温度を測定する燃焼器入口温度センサ（８）と，燃焼器（３）の入口における燃焼器入口圧力を測定する燃焼器入口圧力センサ（９）とを含み，制御装置（２）が前記複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が導入する希釈空気（１４）の希釈空気流量指令値を生成する希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）は，前記タービン出口温度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記希釈空気流量指令値と前記燃焼器入口温度と前記燃焼器入口圧力と前記タービン回転速度とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１希釈空気流量指令値と前記第２希釈空気流量指令値とから前記希釈空気流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００２５】
前記燃焼ガスが，前記タービン（４）を駆動した後，排気ガスとして前記タービン（４）が有するタービン出口（４ａ）から排出され，タービン（４）が，タービン出口（４ａ）に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数のタービン出口温度センサ（１８）を含む場合，制御装置（２）は，前記タービン出口温度センサ（１８）がそれぞれ測定するタービン出口温度に応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００２６】
上記目的を達成するために，本発明によるガスタービンエンジンシステムは，アンニュラ形の燃焼器（３）と，燃焼器（３）から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービン（４）と，制御装置（２）とを備えている。燃焼器（３）は，外筒（６）と，外筒（６）に収納された内筒（７）と，内筒（７）に設けられ，周方向に実質的に等間隔に並んで配置されている複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）とを含む。複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）のそれぞれは，外筒（６）と内筒（７）との間の空間から，前記内筒（７）に希釈空気（１４）を導入する。制御装置（２）は，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）を制御して，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が内筒（７）にそれぞれ導入する希釈空気（１４）の流量を個別に調節する。
【００２７】
前記燃焼ガスが，前記タービン（４）を駆動した後，排気ガスとして前記タービン（４）が有するタービン出口（４ａ）から排出され，タービン（４）は，前記タービン出口（４ａ）に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数のタービン出口温度センサ（１８）を含む場合，制御装置（２）は，前記タービン出口温度センサ（１８）がそれぞれ測定するタービン出口温度に応答して，希釈空気（１４）の流量を個別に調節することが好ましい。
【００２８】
前記燃焼器（３）が，前記燃焼器（３）の入口における燃焼器入口状態を測定する燃焼器入口状態センサ（８，９）を含み，制御装置（２）が，前記複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が導入する希釈空気（１４）の希釈空気流量指令値を生成する希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，希釈空気流量指令値指令値生成手段（２１，２２）は，前記タービン出口温度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記希釈空気流量指令値と前記燃焼器入口状態とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１希釈空気流量指令値と前記第２希釈空気流量指令値とから前記希釈空気流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００２９】
当該ガスタービンエンジンシステムが，更に，タービン（４）のタービン回転速度を測定する回転速度センサ（１５）を備え，燃焼器（３）が，燃焼器（３）の入口における燃焼器入口温度を測定する燃焼器入口温度センサ（８）と，燃焼器（３）の入口における燃焼器入口圧力を測定する燃焼器入口圧力センサ（９）とを含み，制御装置（２）が，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が導入する希釈空気（１４）の希釈空気流量指令値を生成する希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）は，前記タービン出口温度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記希釈空気流量指令値と前記燃焼器入口温度と前記燃焼器入口圧力と前記タービン回転速度とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１希釈空気流量指令値と前記第２希釈空気流量指令値とから前記希釈空気流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照しながら，本発明によるガスタービンシステムの実施の一形態を説明する。
【００３１】
本発明によるガスタービンシステムの実施の一形態では，図１に示されているように，ガスタービンエンジン１が電子制御装置２とともに設けられている。ガスタービンエンジン１は，電子制御装置２によって制御される。
【００３２】
ガスタービンエンジン１は，圧縮機（図示されない）と，アンニュラ形の燃焼器３とタービン４と燃料供給系統５とを含む。燃焼器３は，該圧縮機から圧縮空気３ａを供給され，燃料供給系統５から燃料を供給される。燃焼器３は，供給された空気と燃料とを混合して燃焼し，燃焼ガスを生成する。燃焼器３は，生成した燃焼ガスを，タービン４に供給する。タービン４は，該燃焼ガスによって駆動され，回転動力を生成する。タービン４は，回転可能に支持されているタービン軸を含み，該タービン軸を介して回転動力は出力される。以下では，タービン４のタービン軸（図示されない）の中心軸が，図１の円柱座標系のｚ軸であり，ｚ軸上の一点が原点Ｏであるとして，当該ガスタービンエンジンシステムが説明される。ｚ軸に垂直な方向が半径方向（ラジアル方向）であり，ｚ軸に垂直な平面上にあり，且つ，ｚ軸上の一点を中心とする円にそった方向が，周方向である。
【００３３】
燃焼器３は，外筒６を備えている。外筒６には，内筒７が収容されている。アンニュラ形のガスタービンエンジンでは，外筒６と内筒７とは，いずれも，タービン軸の中心軸を中心として，タービン軸（図示されない）を取り囲む環状の形状を有する。
【００３４】
外筒６には，燃焼器入口６ａが設けられ，燃焼器入口６ａから圧縮空気３ａが外筒６の内部に導入される。燃焼器入口６ａには，燃焼器入口温度センサ８と，燃焼器入口圧力センサ９とが設けられる。燃焼器入口温度センサ８は，それが配置された位置の温度を，燃焼器入口温度ＴＩＮとして測定する。燃焼器入口圧力センサ９は，それが配置された位置の圧力を，燃焼器入口圧力Ｐとして測定する。燃焼器入口温度センサ８と燃焼器入口圧力センサ９とは，それぞれが測定した燃焼器入口温度ＴＩＮ及び燃焼器入口圧力Ｐを電子制御装置２に出力する。
【００３５】
内筒７には，燃焼用空気口（図示されない）と，ｎ個の燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎとが設けられている。但し，図１には燃料ノズル１０−１のみしか図示されていない。該燃焼用空気口は，外筒６と内筒７との間の空間にある圧縮空気３ａの一部を燃焼用空気として内筒７の内部に導入する。
【００３６】
燃料ノズル１０−１〜１０−ｎは，ｚ軸上にある点を中心とする一の円周の上に，周方向（θ方向）に等間隔に配置されている。図２に示されているように，燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎは，それぞれ燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに接続されている。燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎは，それぞれ燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎを介して，主燃料供給装置（図示されない）から燃料を供給される。燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎは，それぞれ，燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量を制御する。燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎに一対一に対応して燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎが用意されていることにより，燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量は，個別に制御可能である。燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量の個別的な制御は，燃焼火炎温度の均一化を可能にする。
【００３７】
図１に示されているように，燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎは，それぞれに供給された燃料を内筒７の燃焼領域７ａに噴射する。噴射された燃料は，燃焼領域７ａにおいて燃焼用空気と混合されて燃焼され，燃焼ガスが生成される。
【００３８】
内筒７には，更に，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎと希釈空気口１３とが設けられている。希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは，ｚ軸上にある点を中心とする一の円周の上に，周方向（θ方向）に等間隔に配置されている。但し，図１には，希釈空気流量制御装置１２−１のみしか図示されていない。希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは，図２に示されているように，電子制御装置２に接続され，電子制御装置２によって制御される。
【００３９】
希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎと希釈空気口１３とは，いずれも，外筒６と内筒７の間の空間から，内筒７の内部に希釈空気１４を導入する。希釈空気口１３は，内筒７に導入される希釈空気１４の流量を調節しないのに対し，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは，内筒７に導入する希釈空気１４の流量を個別に調整する。希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎが個別に希釈空気１４の流量を調整することにより，燃焼ガスの温度の周方向は均一化され，これによってタービン２の入口の温度（以下，「タービン入口温度」という。）の均一化が可能である。
【００４０】
希釈空気１４は，燃料領域７ａで生成された燃焼ガスに混合される。希釈空気１４が混合された燃焼ガスは，タービン４に導入される。燃焼ガスは，タービン４を駆動して回転させる。タービン４の回転速度（以下，「タービン回転速度」という。）は，回転速度センサ１５によって測定される。回転速度センサ１５は，タービン回転速度ＮＨを，電子制御装置２に出力する。
【００４１】
タービン４を駆動した燃焼ガスは，排気ガスとしてタービン出口４ａから排出される。タービン出口４ａには，ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎ，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎ，及びタービン出口温度センサ（１８）１８−１〜１８−ｎが設けられている。ＮＯｘセンサ１６−ｉ（ｉは，ｎ以下の自然数）とＣＯセンサ１７−ｉとは，対をなしており，ＮＯｘセンサ１６−ｉとＣＯセンサ１７−ｉとは近接して配置されている。
【００４２】
ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎは，ｚ軸上にある点を中心とする一の円周の上に，周方向（θ方向）に等間隔に配置されている。同様に，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎは，ｚ軸上にある点を中心とする一の円周の上に，周方向（θ方向）に等間隔に配置され，タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎは，ｚ軸上にある点を中心とする一の円周の上に，周方向（θ方向）に等間隔に配置されている。但し，図１には，ＮＯｘセンサ１６−１，ＣＯセンサ１７−１，及びタービン出口温度センサ１８−１しか図示されていない。
【００４３】
ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎのそれぞれは，それが配置された位置のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を測定し，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎのそれぞれは，それが配置された位置のＣＯ（一酸化炭素）濃度を測定する。タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎは，それが配置された位置の温度を，タービン出口温度として測定する。図２に示されているように，ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎは，それぞれが測定したＮＯｘ濃度を電子制御装置２に出力し，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎは，それぞれが測定したＣＯ濃度を電子制御装置２に出力し，タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎは，それぞれが測定したタービン出口温度を電子制御装置２に出力する。
【００４４】
図１に示されているように，電子制御装置２は，センサ入力インターフェース（センサ入力ＩＦ）１９，２０，記憶装置２１，演算装置２２，燃料流量指令値出力インターフェース（燃料流量指令値出力ＩＦ）２３，及び希釈空気指令値出力インターフェース（希釈空気指令値出力ＩＦ）２４を含む。
【００４５】
センサ入力ＩＦ１９は，燃焼器入口温度センサ８，燃焼器入口圧力センサ９，及び回転速度センサ１５から，それぞれ燃焼器入口温度ＴＩＮ，燃焼器入口圧力Ｐ，及びタービン回転速度ＮＨを受け取る。センサ入力ＩＦ２０は，ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎ，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎ，及びタービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎから，それぞれ，ＮＯｘ濃度，ＣＯ濃度，及びタービン出口温度を受け取る。
【００４６】
記憶装置２１は，電子制御装置制御ソフトウエア２８及び自己組織化マップ２９を記憶する。電子制御装置制御ソフトウエア２８は，燃料流量制御モジュール２５，希釈空気流量制御モジュール２６，及びＳＯＭモジュール２７を含んでいる。
【００４７】
燃料流量制御モジュール２５は，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量の指令値（燃料流量指令値）ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎを決定する手順が記述されたプログラムである。
【００４８】
希釈空気流量制御モジュール２６は，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎが内筒７に導入する希釈空気の流量の指令値（希釈空気流量指令値）ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎを決定する手順が記述されたプログラムである。
【００４９】
ＳＯＭモジュール２７は，ニューラルネットワークの一手法である自己組織化マップ（ＳＯＭ）アルゴリズムを用いて燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量の最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎ，及び希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎが内筒７に導入する希釈空気の流量の最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎを算出する手順が記述されたプログラムである。ＳＯＭモジュール２７は，自己組織化マップ２９を用いて，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎ及び最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎを算出する。後述されるように，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎは，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎの算出に使用され，最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎは，希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎの算出に使用される。
【００５０】
演算装置２２は，電子制御装置制御ソフトウエア２８を実行し，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎ及び希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎを算出する。算出された燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎは，燃料流量指令値出力ＩＦ２３を介して，それぞれ燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに送信される。燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎは，それぞれ燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎに指定されている流量の燃料を，それぞれ燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給する。希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎは，希釈空気指令値出力ＩＦ２４を介して，それぞれ希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎに送信される。希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは，それぞれ希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎに指定されている流量の希釈空気１４を，内筒７に導入する。
【００５１】
図３は，電子制御装置制御ソフトウエア２８の内容を示すフローチャートである。図３のステップＳ０２〜ステップＳ０７は，燃料流量制御モジュール２５に従って実行され，ステップＳ０８〜ステップＳ１２は，希釈空気流量制御モジュール２６に従って実行され，ステップＳ１４〜Ｓ１６は，ＳＯＭモジュール２７に従って実行される。他のステップは，電子制御装置制御ソフトウエア２８の本体部分に従って実行される。
【００５２】
ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎ，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎ，及びタービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎから，それぞれ，ＮＯｘ濃度，ＣＯ濃度，及びタービン出口温度が電子制御装置２に入力される（ステップＳ０１）。
【００５３】
入力されたＮＯｘ濃度，ＣＯ濃度は，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎの算出に使用される。まず，入力されたＮＯｘ濃度及びＣＯ濃度からエミッション指標が算出される（ステップＳ０２）。エミッション指標は，ＮＯｘセンサ１６−ｉとＣＯセンサ１７−ｉで構成されるペアのそれぞれについて定義される値であり，一種の評価数値である。後述されるように，エミッション指標は，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎの決定に使用される。
【００５４】
ＮＯｘセンサ１６−ｉによって測定されたＮＯｘ濃度を［ＮＯｘ］ｉ，ＣＯセンサ１７−ｉによって測定されたＣＯ濃度を［ＣＯ］ｉとすると，ＮＯｘセンサ１６−ｉとＣＯセンサ１７−ｉで構成されるペアに対応して定められるエミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉは，
【数１】
で定義される。式（１）で定まるエミッション指標は，燃焼器３の燃焼火炎温度が高い場合，即ち，ＮＯｘ濃度が高く，ＣＯ濃度が低い場合には，主としてＮＯ濃度によって支配される。一方，燃焼器３の燃焼火炎温度が低い場合，即ち，ＮＯｘ濃度が低く，ＣＯ濃度が高い場合には，主としてＣＯ濃度で支配される。
【００５５】
このような性質を持つエミッション指標に基づいて燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが決定されることは，燃焼器３の燃焼火炎温度に応じて燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが決定されることを意味する。
【００５６】
また，このような性質を持つエミッション指標に基づいて燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが決定されることは，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎは，ＮＯｘ濃度が高い場合には，ＮＯｘ濃度を重視して決定され，ＣＯ濃度が高い場合には，ＣＯ濃度を重視して決定されることを意味する。燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎは，一種のファジー制御によって制御されることになる。
【００５７】
このとき，エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉがｌｏｇ［ＮＯｘ］ｉ，及びｌｏｇ［ＣＯ］ｉに依存する項を有することは，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎの制御系をより線形系に近づける役割を果たしている。
【００５８】
エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］１〜［ＥＩｔｏｔａｌ］ｎに対して離散フーリエ変換が行われる（ステップＳ０３）。エミッション指標空間分布［ＥＩｔｏｔａｌ］１〜［ＥＩｔｏｔａｌ］ｎは，［ｎ／２］個の波数成分を有するフーリエ級数に展開され，フーリエ級数展開係数ｃ０〜ｃ［ｎ／２］が算出される。ここで，［ｘ］は，ｘを超えない最大の整数である。ｃｏは，直流成分であり，ｃｊは，１周あたりの波数がｊ個である空間周波数の成分である。
【００５９】
続いて，エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］１〜［ＥＩｔｏｔａｌ］ｎのフィードバック制御計算が行われる（ステップＳ０４）。エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］１〜［ＥＩｔｏｔａｌ］ｎのフィードバック制御計算では，フーリエ展開モード毎に，アイソクロナスフィードバック制御計算が行われ，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数が求められる。フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数は，エミッション指標空間分布［ＥＩｔｏｔａｌ］１〜［ＥＩｔｏｔａｌ］ｎの直流成分以外の成分が０となるように定められる。
【００６０】
続いて，フィードバック制御燃料流量分布指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎの逆フーリエ級数展開が行われ，フィードバック制御燃料流量分布指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎが算出される（ステップＳ０５）。
【００６１】
続いて，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎと，ＳＯＭモジュール２７によりＳＯＭアルゴリズムを用いて算出された最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎとから，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに与えられる燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが算出される（ステップＳ０６）。燃料流量指令値ＷＦＣｉは，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ ｉと，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ ｉとを加算することによって算出される。ＳＯＭモジュール２７による最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎの算出の過程は後述され，ここでは説明されない。
【００６２】
燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎは，それぞれ，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに出力される（ステップＳ０６）。燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎは，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎに指定された流量の燃料を，それぞれ，燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎに供給する。
【００６３】
このようにして燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが定められることにより，エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉの周方向の分布が均一化されるように，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが決定される。エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉは，燃焼火炎温度に対応する値であるから，結果として，燃焼火炎温度も均一化される。これにより，局所的に燃焼火炎温度が高い領域や，局所的に燃焼火炎温度が低い領域の発生が防がれ，窒素酸化物及び一酸化炭素のような環境汚染物質の排気ガス中の濃度が低減される。
【００６４】
一方，ステップＳ０１において入力されたタービン出口温度は，希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎの算出に使用される。タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎによってそれぞれ測定されたタービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎに対して，離散フーリエ変換が行われ（ステップＳ０８），タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフーリエ級数展開係数が算出される。タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎは，［ｎ／２］個の波数成分を有するフーリエ級数に展開され，フーリエ級数ｃ’０〜ｃ’［ｎ／２］が算出される。ｃ’ｏは，直流成分であり，ｃ’ｊは，１周あたりの波数がｊ個である空間周波数の成分である。
【００６５】
続いて，タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフィードバック制御計算が行われる（ステップＳ０９）。タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフィードバック制御計算では，フーリエ展開モード毎に，アイソクロナスフィードバック制御計算が行われ，フィードバック制御希釈空気流量指令値ＤＡＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数が求められる。フィードバック制御希釈空気流量指令値ＤＡＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数は，タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎの直流成分以外の成分が０となるように定められる。
【００６６】
続いて，フィードバック制御希釈空気指令値ＤＡＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎの逆フーリエ級数展開が行われ，フィードバック制御希釈空気指令値ＤＡＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎが算出される（ステップＳ１０）。
【００６７】
続いて，フィードバック制御希釈空気指令値ＤＡＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎと，ＳＯＭモジュール２７によりＳＯＭアルゴリズムを用いて算出された最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎとから，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎに与えられる希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎが算出される（ステップＳ１１）。希釈空気流量指令値ＤＡＣｉは，フィードバック制御希釈空気指令値ＤＡＣｆｂ ｉと，最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ ｉとを加算することによって算出される。最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎの算出過程は後述され，ここでは説明されない。
【００６８】
希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎは，それぞれ，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎに出力される（ステップＳ１２）。希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは，それぞれ希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎに指定されている流量の希釈空気１４を，内筒７に導入する。
【００６９】
続いて，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎ，及び最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎの算出過程を説明する。該算出過程は，センサ値入力（ステップＳ１３），自己組織化マップ記憶値の補間計算による最適指令値推定値の算出（ステップＳ１４），自己組織化マップ２９の更新（ステップＳ１６），及び，自己組織化マップ２９への自己組織化マップ記憶値の記憶（ステップＳ１５）とを含む。
【００７０】
ステップＳ１３では，燃焼器入口温度センサ８−１〜８−ｎ，燃焼器入口圧力センサ９−１〜９−ｎ，及び回転速度センサ１５がそれぞれ測定した燃焼器入口温度，燃焼器入口圧力，及びタービン回転速度が，電子制御装置２に入力される。
【００７１】
入力された燃焼器入口温度，燃焼器入口圧力，及びタービン回転速度は，自己組織化マップ２９の構築と，ステップＳ１４における自己組織化マップ２９に記憶されている自己組織化マップ記憶値の補間計算に使用される。
【００７２】
自己組織化マップ２９の構築のプロセスは，自己組織化マップ２９の更新（ステップＳ１６）と，自己組織化マップ２９への自己組織化マップ記憶値の記憶（ステップＳ１５）とを含んでいる。図４は，自己組織化マップ２９に構築されている空間を示す。該空間は，Ｘ１，Ｘ２，及びＸ３によって張られる３次元の空間である。Ｘ１，Ｘ２，及びＸ３は，それぞれ，燃焼器入口温度ＴＩＮ，燃焼器入口圧力Ｐ，及びタービン回転速度ＮＨの独立なスカラー関数である。該空間の座標をベクトルＸ＾＝（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）で表す。ベクトルＸ＾は，ガスタービンエンジンの状態を表すベクトルである。
【００７３】
該空間は，平面で囲まれた多数の小多面体空間に分割されている。その小多面体空間は，ユニット領域φＵと呼ばれる。ユニット領域φＵは多数有るため，個々は添字ｋを用いて区別することとする。ユニット領域φＵのそれぞれは，ニューラルネットワークを構成する１個のユニット（ニューロン）Ｕに対応付けられ，ユニットＵｋは，ユニット領域φＵｋに対応する。各ユニットＵｋは，参照ベクトル（結合荷重ベクトル）Ｕ＾ｋを有している。自己組織化マップ２９に自己組織化マップ記憶値として記憶されるのは，この参照ベクトルＵ＾ｋである。
【００７４】
参照ベクトルＵ＾ｋは，ステップＳ１６において，以下の規則で更新される。但し，ｔは，計算ステップである。
【数２】
ここで，制御出力ベクトルＹ＾（ｔ）は，下記式で定義されるベクトルである。
Ｙ＾（ｔ）＝［Ｘ＾（ｔ），ＷＦＣ＾（ｔ），ＤＡＣ＾（ｔ）］，
ＷＦＣ＾（ｔ）＝［ＷＦＣ１（ｔ），ＷＦＣ２（ｔ），…，ＷＦＣｎ（ｔ）］
ＤＡＣ＾（ｔ）＝［ＤＡＣ １（ｔ），ＤＡＣ ２（ｔ），…，ＤＡＣ ｎ（ｔ）］
…（３）
Ｘ＾（ｔ），ＷＦＣｉ（ｔ），ＤＡＣｉ（ｔ）は，それぞれ，計算ステップｔにおけるベクトルＸ＾，燃料流量指令値ＷＦＣｉ，及び希釈空気流量指令値ＤＡＣｉである。
【００７５】
学習される（発火される）ユニットＵｋは，ユニット領域φＵｋにベクトルＸ＾が存在するようなユニットである。ベクトルＸ＾とのユークリッド距離を最小にする参照ベクトルＵ＾を有するユニットＵが選択されるのではない。このような学習ユニットの選択方法は，通常のＳＯＭアルゴリズムとは異なる。
【００７６】
このような学習ユニットの選択方法は，ベクトルＸ＾（ｔ）と制御出力ベクトルＹ＾（ｔ）との両方を学習するユニットＵｋのＸ＾（ｔ）に対応する部分の局所化を防ぎ，参照ベクトルＵ＾ｋが直近のエンジンの状態に過度に影響されすぎるという問題を排除する。
【００７７】
ステップＳ１６において算出された参照ベクトルＵ＾ｋ（ｔ＋１）は，ステップＳ１５において，自己組織化マップ記憶値として自己組織化マップ２９に記憶される。
【００７８】
ステップＳ１４では，このようにして構築された自己組織化マップ２９を用いて，補間計算により，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎ，及び最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎが算出される。該補間計算には，自己組織化マップ２９に記憶されている自己組織化マップ記憶値と，燃焼器入口温度ＴＩＮ，燃焼器入口圧力Ｐ，及びタービン回転速度ＮＨが使用される。
【００７９】
該補間計算は，以下の過程で行われる。図５に示されているように，Ｘ１，Ｘ２，及びＸ３で張られる空間に存在するユニットを頂点とする４面体により，該空間が，一意に分割される。この空間上で，現状のエンジン状態Ｘｆｉｌｔ＾に対応するＹｆｉｌｔ＾は，Ｘ＾が所属する４面体におけるアイソメトリック座標に対する線形補間として求めることができる。
【００８０】
アイソメトリック座標の計算は，下記式：
Ｘｆｉｌｔ＾＝［Ｘａ＾，Ｘｂ＾，Ｘｃ＾，Ｘｄ＾］＊ζ＾，
１＝［１，１，１，１］＊ζ＾， …（３）
ζ＾＝［ζａ，ζｂ，ζｃ，ζｄ］
を満足するベクトルζ＾を用いて行われる。ここで，Ｘａ＾，Ｘｂ＾，Ｘｃ＾，及びＸｄ＾は，Ｘ＾が属する４面体の頂点に位置するユニットＵａ，Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄの位置ベクトルである。線形補間の計算は，
Ｙｆｉｌｔ＾＝［Ｙａ＾，Ｙｂ＾，Ｙｃ＾，Ｙｄ＾］＊ζ，
によって行われる。ここで，Ｙａ＾，Ｙｂ＾，Ｙｃ＾，Ｙｄ＾は，それぞれ，ユニットＵａ，Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄについて定められるＹ＾である。
【００８１】
現エンジン状態モニタ値Ｘ＾（ｔ）を中心とする空間フィルタ領域φＦにおいてＹｆｉｌｔ＾を積分平均することにより，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎ，及び最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎを要素の一部とする推定値ベクトルＹ＾が算出される。推定値ベクトルＹ＾は，
【数３】
によって算出される。推定値ベクトルＹ＾の要素として含まれる最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎは，ステップＳ０６における燃料流量指令値ＷＦＣ １ 〜ＷＦＣ ｎ の算出に使用され，最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎは，希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎの算出に使用される。
【００８２】
以上に説明されているように，本実施の形態では，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の燃料流量が個別に制御される。より詳細には，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに与えられる燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが，エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉの周方向の分布が均一化されるように決定され，これにより，燃焼火炎温度も均一化される。燃焼火炎温度の均一化により，局所的に燃焼火炎温度が高い領域や，局所的に燃焼火炎温度が低い領域の発生が防がれ，窒素酸化物及び一酸化炭素のような環境汚染物質の排気ガス中の濃度が低減される。
【００８３】
更に，本実施の形態では，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎが内筒７に導入する希釈空気１４の流量が個別に制御される。より詳細には，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎに与えられる希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎがタービン出口温度の周方向の分布が均一化されるように算出される。この結果，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎがそれぞれに導入する希釈空気１４の流量が，局所的にタービン入口温度が高い領域が発生しないように最適化される。これにより，タービン４の溶損が効果的に防がれる。
【００８４】
以上に説明された本実施の形態のガスタービンエンジンシステムは，特に航空機用ガスタービンエンジンシステムとして使用されることが好ましい。航空機用ガスタービンエンジンシステムでは，排気ガスに含まれる窒素酸化物及び一酸化炭素のような環境汚染物質は，そのまま大気に排出され，直接的に環境の汚染原因になる。従って，本実施の形態のガスタービンエンジンシステムは，環境汚染物質の濃度の低減の効果が大きく，航空機用ガスタービンエンジンシステムに好適である。
【００８５】
（変形例１）
図６に示されているように，本実施の形態において，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎの代わりに，それぞれ，未燃炭化水素（ＵＨＣ）センサ１７−１’〜１７−ｎ’が使用され得る。ＵＨＣセンサ１７−１’〜１７−ｎ’は，それぞれが設置されている位置において排気ガス中に残存する未燃炭化水素の濃度を測定する。
【００８６】
この場合，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎの決定には，ＣＯ濃度の代わりに，未燃炭化水素の濃度が使用される。即ち，エミッション指標は，
【数４】
で定義される。但し，［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉは，ＮＯｘセンサ１６−ｉとＵＨＣセンサ１７−ｉ’で構成されるペアに対応して定められるエミッション指標であり，
［ＵＨＣ］ｉは，ＵＨＣセンサ１７−ｉ’によって測定される未燃炭化水素の濃度である。
【００８７】
未燃炭化水素の濃度は，ＣＯ濃度と同様に，燃焼器３の燃焼火炎温度が高いほど低く，燃焼器３の燃焼火炎温度が低いほど低い。従って，ＣＯ濃度の代わりに未燃炭化水素の濃度を使用しても，ＣＯ濃度を使用した制御と実質的に同様の制御が実現される。
【００８８】
（変形例２）
図７に示されているように，本実施の形態において，回転速度センサ１５は使用されないことが可能である。タービン回転速度ＮＨは，該ガスタービンエンジンの制御に使用されない。この場合，図４に示された自己組織化マップ２９に構築された空間は，Ｘ１，Ｘ２で張られた２次元空間になる。本変形例では，ベクトルＸ＾が，Ｘ＾＝［Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３］と定義される代わりに，Ｘ＾＝［Ｘ１，Ｘ２］と定義される点以外は，上記と同一の制御が行われる。
【００８９】
（変形例３）
本実施の形態において，燃料流量制御装置，希釈空気流量制御装置，ＮＯｘセンサ，ＣＯセンサ，タービン出口温度センサの数は，同一であることは要求されない。図８に示されているように，ｎ１，ｎ２，及びｎ３を互いに異なる２以上の自然数として，ｎ１個の燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎ１，ｎ２個の希釈流量制御装置１２−１〜１２−ｎ２，ｎ３個のＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎ３，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎ３，タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎ３が使用されることが可能である。
【００９０】
（変形例４）
本実施の形態において，タービン出口温度の周方向の均一化のための制御が行われないことが可能である。この場合，図９に示されているように，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎの代わりに，希釈空気口１３’が使用され得る。更に、希釈空気制御流量モジュール２６は使用されず，従って，図３のステップＳ０８からステップＳ１２は実行されない。本変形例では，タービン入口温度の周方向の均一化の効果は得られないが，燃焼火炎温度の均一化による環境汚染物質の濃度の効果は得られる。
【００９１】
（変形例５）
本実施の形態において，図１０に示されているように，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎは，主燃料流量制御装置３０に接続され， 主燃料流量制御装置３０から燃料の供給を受けることが可能である。主燃料流量制御装置３０は，電子制御装置２による制御の下，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の総和を調節する。燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎは，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量のバラツキを抑制する役割を果たす。
【００９２】
このような構成は，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに燃料を供給する配管に設けられるバルブの総重量を低減することを可能にする。即ち，図１０の構成では，一の大型のバルブが主燃料流量制御装置３０において使用され，ｎ個の小型のバルブが，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎにおいて使用される。一方，図２の構成では，ｎ個の中型のバルブが燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎにおいて使用される。図１０の構成では，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに使用されるバルブの小型化の効果が大きく，総合的には，図１０の構成の方が，図２の構成よりも，バルブの総重量を抑制できる。バルブの総重量を抑制する図１０の構成は，航空機用ガスタービンエンジンに特に好適である。
【００９３】
（変形例６）
本実施の形態において，タービン入口温度の均一化を燃料ノズル１０−１〜１０−ｎの燃料流量の制御によって実現することが可能である。この場合，図１１に示されているように，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは使用されず，それらの代わりに，希釈空気口１３’が使用される。また，希釈空気流量制御モジュール２６は使用されず，タービン出口温度に基づいて，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎを算出する燃料流量制御モジュール２５’が使用される。
【００９４】
図１２は，変形例６における電子制御装置制御ソフトウエア２８の動作を示している。タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎから，タービン出口温度が電子制御装置２に入力される（ステップＳ２１）。タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎによってそれぞれ測定されたタービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎに対して，離散フーリエ変換が行われ（ステップＳ２２），タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフーリエ級数展開係数が算出される。タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎは，［ｎ／２］個の波数成分を有するフーリエ級数に展開され，フーリエ級数ｃ’０〜ｃ’［ｎ／２］が算出される。ｃ’ｏは，直流成分であり，ｃ’ｊは，１周あたりの波数がｊ個である空間周波数の成分である。
【００９５】
続いて，タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフィードバック制御計算が行われる（ステップＳ２３）。タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフィードバック制御計算では，フーリエ展開モード毎に，アイソクロナスフィードバック制御計算が行われ，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数が求められる。フィードバック制御燃料流量流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数は，タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎの直流成分以外の成分が０となるように定められる。
【００９６】
続いて，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎの逆フーリエ級数展開が行われ，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎが算出される（ステップＳ２４）。
【００９７】
続いて，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎと，ＳＯＭモジュール２７によりＳＯＭアルゴリズムを用いて算出された最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎとから，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが算出される（ステップＳ２５）。燃料流量指令値ＷＦＣｉは，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ ｉと，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ ｉとを加算することによって算出される。最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎの算出は，上述のステップＳ１３〜Ｓ１６と同一の過程で行われる。
【００９８】
燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎは，それぞれ，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに出力され（ステップＳ１２），燃料制御装置１１−１〜１１−ｎは，それぞれ燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎに指定されている流量の燃料を，それぞれ燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給する。
【００９９】
変形例６では，タービン出口温度が一様化され，これにより，燃焼火炎温度も間接的に一様化される。これにより，タービン入口温度の一様化とともに，環境汚染物質の濃度の低減が実現される。
【０１００】
【発明の効果】
本発明により，ガスタービンエンジンの燃焼器の燃焼火炎温度のバラツキを抑制する技術が提供される。
【０１０１】
また，本発明により，ガスタービンエンジンのタービンの入口における温度のバラツキを抑制する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの実施の一形態を示す。
【図２】図２は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの実施の一形態を示す。
【図３】図３は，電子制御装置制御ソフトウエア２８の内容を示すフローチャートである。
【図４】図４は，自己組織化マップ２９に構築されている空間を示す。
【図５】図５は，自己組織化マップ記憶値の補間計算による推定を説明する図である。
【図６】図６は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例１を示す。
【図７】図７は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例２を示す。
【図８】図８は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例３を示す。
【図９】図９は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例４を示す。
【図１０】図１０は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例５を示す。
【図１１】図１１は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例６を示す。
【図１２】図１２は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例６における電子制御装置制御ソフトウエア２８の内容を示す。
【図１３】図１３は，従来のガスタービンエンジンシステムを示す。
【符号の説明】
１：ガスタービンエンジン
２：電子制御装置
３：燃焼器
４：タービン
５：燃料供給系統
６：外筒
７：内筒
８：燃焼器入口温度センサ
９：燃焼器入口圧力センサ
１０−１〜１０−ｎ：燃焼ノズル
１１−１〜１１−ｎ：燃料流量制御装置
１２−１〜１２−ｎ：希釈空気流量制御装置
１３：希釈空気口
１４：希釈空気
１５：回転速度センサ
１６−１〜１６−ｎ：ＮＯｘセンサ
１７−１〜１７−ｎ：ＣＯセンサ
１８−１〜１８−ｎ：タービン出口温度センサ
１９，２０：センサ入力インターフェース（センサ入力ＩＦ）
２１：記憶装置
２２：演算装置
２３：燃料流量指令値出力インターフェース（燃料流量指令値出力ＩＦ）
２４：希釈空気指令値出力インターフェース（希釈空気指令値出力ＩＦ）
２５，２５’：燃料流量制御モジュール
２６：希釈空気流量制御モジュール
２７：ＳＯＭモジュール
２８：電子制御装置制御ソフトウエア
２９：自己組織化マップ
３０：主燃料流量制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンシステムに関する。本発明は、ガスタービンエンジンの燃焼器内部の燃焼状態を最適に制御するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンは、船，車両，航空機，発電機その他の機械の動力源として広く使用される。図１３は、典型的なガスタービンエンジンの断面図である。該ガスタービンエンジンは，圧縮機（図示されない）と，燃焼器１０１とタービン１０２と燃料供給系統１０３とを含む。燃焼器１０１は，アンニュラ形（annular type：環状形）の燃焼器である。燃焼器１０１は，該圧縮機から空気を供給され，燃料供給系統１０３から燃料を供給される。燃料供給系統１０３には，主燃料流量制御装置１０３ａが設けられ，燃焼器１０１に供給される燃料の流量は，主燃料流量制御装置１０３ａによって制御される。燃焼器１０１は，供給された空気と燃料とを混合して燃焼し，燃焼ガスを生成する。燃焼器１０１は，生成した燃焼ガスを，タービン１０２に供給する。タービン１０２は，燃焼ガスによって駆動され，回転動力を生成する。
【０００３】
燃焼器１０１は，外筒１０４を備えている。外筒１０４には，圧縮機から空気が導入される。外筒１０４には，内筒１０５が収容されている。アンニュラ形のガスタービンエンジンでは，外筒１０４と内筒１０５とは，いずれも，タービン軸（図示されない）を取り囲む環状の形状を有する。内筒１０５には，燃焼用空気口（図示されない）と多数の燃料ノズル１０６とが設けられる。該燃焼用空気口は，燃焼用空気を外筒１０４と内筒１０５の間の空間から内筒１０５の内部に導入する。燃料ノズル１０６は，周方向に等間隔に配置されている。但し，図１３には，一の燃料ノズル１０６のみしか図示されていない。燃焼器１０１に供給された燃料は，燃料ノズル１０６のそれぞれに分配され，燃料ノズル１０６は分配された燃料を内筒１０５の燃焼領域１０５ａに噴射する。噴射された燃料は，燃焼領域１０５ａにおいて燃焼用空気と混合されて燃焼され，燃焼ガスが生成される。
【０００４】
燃焼ガスが生成される内筒１０５には，希釈空気口１０７が開口されている。希釈空気口１０７は，外筒１０４と内筒１０５の間の空間から内筒１０５の内部に希釈空気１０７ａを導入する。燃焼ガスは，希釈空気１０７ａが混合された後，タービン１０２に供給される。タービン１０２は，燃焼ガスによって駆動され，該燃焼ガスから回転エネルギーを取り出して外部に出力する。
【０００５】
アンニュラ形の燃焼器１０１を有するガスタービンエンジンでは，様々な要因に起因して，燃焼火炎温度や，タービン１０２の入口における温度にバラツキが発生することがある。例えば，内筒１０５や燃焼ノズル１０６の製造上の誤差，内筒１０５の製造後の不均一な変形，及び燃焼領域１０５ａにおける燃焼の不安定性は，バラツキの発生要因となり得る。
【０００６】
燃焼火炎温度のバラツキは，局所的に燃焼火炎温度が高い領域や局所的に燃焼火炎温度が低い領域を発生させる。このような領域では，窒素酸化物及び一酸化炭素のような環境汚染物質が発生しやすく，排気ガス中の環境汚染物質の濃度の増加要因となる。更に，燃焼火炎温度のバラツキは，失火の原因となり得る。燃焼火炎温度のバラツキは，抑制されることが望まれる。
【０００７】
更に，タービン１０２の入口における温度のバラツキは，局所的にタービン入口温度が高い領域を発生させる。タービン１０２に，溶損など好ましくない現象を発生させるため好ましくない。
【０００８】
燃焼器１０１の燃焼火炎温度のバラツキと，タービン１０２の入口における温度のバラツキを抑制する技術が提供されることが望まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は，ガスタービンエンジンに使用されるアンニュラ形の燃焼器の燃焼火炎温度のバラツキを抑制する技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は，アンニュラ形の燃焼器を有するガスタービンエンジンのタービンの入口における温度のバラツキを抑制する技術を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下に，［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて，課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は，［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
上記目的を達成するために，本発明による航空機用ガスタービンエンジンシステムは，周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数の燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）が設けられたアンニュラ形の燃焼器（３）と，燃焼器（３）から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービン（４）と，複数の燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）のそれぞれに，燃料をそれぞれに供給する複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）と，制御装置（２）とを備えている。燃焼器（３）は，外筒（６）と，外筒（６）に収納された内筒（７）と，内筒（７）に設けられ，周方向に実質的に等間隔に並んで配置されている複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）とを含む。複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）のそれぞれは，外筒（６）と内筒（７）との間の空間から，内筒（７）に希釈空気を導入する。制御装置（２）は，複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）を制御して，燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）のそれぞれに供給される燃料の燃料流量を個別に調節し，且つ，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）を制御して，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が内筒（７）にそれぞれ導入する希釈空気の流量を個別に調節する。
【００１３】
本発明によるガスタービンエンジンシステムは，周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数の燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）が設けられたアンニュラ形の燃焼器（３）と，燃焼器（３）から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービン（４）と，複数の燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）のそれぞれに，燃料をそれぞれに供給する複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）と，複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）を制御して，前記燃料噴射ノズル（１０−１〜１０−ｎ）のそれぞれに供給される燃料の燃料流量を個別に調節する制御装置（２）とを備えている。
【００１４】
前記燃焼ガスが，前記タービン（４）を駆動した後，前記タービン（４）が有するタービン出口（４ａ）から排気ガスとして排出される場合，タービン（４）は，前記タービン出口（４ａ）に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数の環境汚染物質濃度センサ（１６−１〜１６−ｎ，１７−１〜１７−ｎ）を含み，制御装置（２）は，複数の環境汚染物質濃度センサ（１６−１〜１６−ｎ，１７−１〜１７−ｎ）がそれぞれ測定する環境汚染物質濃度に応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００１５】
前記環境汚染物質濃度センサ（１６−１〜１６−ｎ，１７−１〜１７−ｎ）が，前記排気ガスの窒素酸化物濃度を測定するＮＯｘセンサ（１６−１〜１６−ｎ）と，前記排気ガスの一酸化炭素濃度を測定するＣＯセンサ（１７−１〜１７−Ｎ）とを備えている場合，制御装置（２）は，前記窒素酸化物濃度と前記一酸化炭素濃度とに応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００１６】
この場合，制御装置（２）は，前記窒素酸化物濃度の対数に依存する第１項と前記一酸化炭素濃度の対数に依存する第２項とを有する評価関数によって評価値（［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉ）を算出し，前記評価値（［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉ）に応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００１７】
環境汚染物質濃度センサ（１６−１〜１６−ｎ，１７−１〜１７−ｎ）が，前記排気ガスの窒素酸化物濃度を測定するＮＯｘセンサ（１６−１〜１６−ｎ）と，前記排気ガスの未燃炭化水素濃度を測定するＵＨＣセンサ（１７−１’〜１７−ｎ’）とを備えている場合，制御装置（２）は，前記窒素酸化物濃度と前記未燃炭化水素濃度とに応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００１８】
この場合，前記制御装置（２）は，前記窒素酸化物濃度の対数に依存する第１項と前記未燃炭化水素濃度の対数に依存する第２項とを有する評価関数によって評価値（［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉ）を算出し，前記評価値（［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉ）に応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００１９】
前記燃焼器（３）は，燃焼器（３）の入口における燃焼器入口状態を測定する燃焼器入口状態センサ（８，９）を含み，制御装置（２）は，複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）が，前記燃料ノズルのそれぞれに供給する燃料の流量の燃料流量指令値を生成する燃料流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，燃料流量指令値生成手段（２１，２２）は，前記環境汚染物質濃度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１燃料流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記燃料流量指令値と前記燃焼器入口状態とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２燃料流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１燃料流量指令値と前記第２燃料流量指令値とから前記燃料流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００２０】
当該ガスタービンエンジンシステムが更に，前記タービン（４）のタービン回転速度を測定する回転速度センサ（１５）を備え，燃焼器（３）が燃焼器（３）の入口における燃焼器入口温度を測定する燃焼器入口温度センサ（８）と，
前記燃焼器（３）の入口における燃焼器入口圧力を測定する燃焼器入口圧力センサ（９）とを含み，制御装置（２）が，複数の燃料供給装置（１１−１〜１１−ｎ）が，前記燃料ノズルのそれぞれに供給する燃料の流量の燃料流量指令値を生成する燃料流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，燃料流量指令値生成手段（２１，２２）は，前記環境汚染物質濃度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１燃料流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記燃料流量指令値と前記燃焼器入口温度と前記燃焼器入口圧力と前記タービン回転速度とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２燃料流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１燃料流量指令値と前記第２燃料流量指令値とから前記燃料流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００２１】
当該ガスタービンエンジンシステムの燃焼器（３）は，外筒（６）と，外筒（６）に収納された内筒（７）と，内筒（７）に設けられ，周方向に実質的に等間隔に並んで配置されている複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）とを含み，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）のそれぞれは，前記外筒（６）と前記内筒（７）との間の空間から，前記内筒（７）に希釈空気（１４）を導入し，制御装置（２）は，前記複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）を制御して，前記複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）がそれぞれ導入する希釈空気（１４）の流量を個別に調節することが好ましい。
【００２２】
前記燃焼ガスが，前記タービン（４）を駆動した後，排気ガスとして前記タービン（４）が有するタービン出口（４ａ）から排出され，タービン（４）は，前記タービン出口（４ａ）に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数のタービン出口温度センサ（１８）を含む場合，制御装置（２）は，前記タービン出口温度センサ（１８）がそれぞれ測定するタービン出口温度に応答して，前記希釈空気（１４）の流量を個別に調節することが好ましい。
【００２３】
燃焼器（３）が前記燃焼器（３）の入口における燃焼器入口状態を測定する燃焼器入口状態センサ（８，９）を含み，制御装置（２）が複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が導入する希釈空気（１４）の希釈空気流量指令値を生成する希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，希釈空気流量指令値指令値生成手段（２１，２２）は，前記タービン出口温度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記希釈空気流量指令値と前記燃焼器入口状態とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１希釈空気流量指令値と前記第２希釈空気流量指令値とから前記希釈空気流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００２４】
当該ガスタービンエンジンシステムが，更に，タービン（４）のタービン回転速度を測定する回転速度センサ（１５）を備え，燃焼器（３）が，燃焼器（３）の入口における燃焼器入口温度を測定する燃焼器入口温度センサ（８）と，燃焼器（３）の入口における燃焼器入口圧力を測定する燃焼器入口圧力センサ（９）とを含み，制御装置（２）が前記複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が導入する希釈空気（１４）の希釈空気流量指令値を生成する希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）は，前記タービン出口温度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記希釈空気流量指令値と前記燃焼器入口温度と前記燃焼器入口圧力と前記タービン回転速度とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１希釈空気流量指令値と前記第２希釈空気流量指令値とから前記希釈空気流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００２５】
前記燃焼ガスが，前記タービン（４）を駆動した後，排気ガスとして前記タービン（４）が有するタービン出口（４ａ）から排出され，タービン（４）が，タービン出口（４ａ）に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数のタービン出口温度センサ（１８）を含む場合，制御装置（２）は，前記タービン出口温度センサ（１８）がそれぞれ測定するタービン出口温度に応答して，前記燃料流量を調節することが好ましい。
【００２６】
上記目的を達成するために，本発明によるガスタービンエンジンシステムは，アンニュラ形の燃焼器（３）と，燃焼器（３）から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービン（４）と，制御装置（２）とを備えている。燃焼器（３）は，外筒（６）と，外筒（６）に収納された内筒（７）と，内筒（７）に設けられ，周方向に実質的に等間隔に並んで配置されている複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）とを含む。複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）のそれぞれは，外筒（６）と内筒（７）との間の空間から，前記内筒（７）に希釈空気（１４）を導入する。制御装置（２）は，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）を制御して，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が内筒（７）にそれぞれ導入する希釈空気（１４）の流量を個別に調節する。
【００２７】
前記燃焼ガスが，前記タービン（４）を駆動した後，排気ガスとして前記タービン（４）が有するタービン出口（４ａ）から排出され，タービン（４）は，前記タービン出口（４ａ）に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数のタービン出口温度センサ（１８）を含む場合，制御装置（２）は，前記タービン出口温度センサ（１８）がそれぞれ測定するタービン出口温度に応答して，希釈空気（１４）の流量を個別に調節することが好ましい。
【００２８】
前記燃焼器（３）が，前記燃焼器（３）の入口における燃焼器入口状態を測定する燃焼器入口状態センサ（８，９）を含み，制御装置（２）が，前記複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が導入する希釈空気（１４）の希釈空気流量指令値を生成する希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，希釈空気流量指令値指令値生成手段（２１，２２）は，前記タービン出口温度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記希釈空気流量指令値と前記燃焼器入口状態とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１希釈空気流量指令値と前記第２希釈空気流量指令値とから前記希釈空気流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００２９】
当該ガスタービンエンジンシステムが，更に，タービン（４）のタービン回転速度を測定する回転速度センサ（１５）を備え，燃焼器（３）が，燃焼器（３）の入口における燃焼器入口温度を測定する燃焼器入口温度センサ（８）と，燃焼器（３）の入口における燃焼器入口圧力を測定する燃焼器入口圧力センサ（９）とを含み，制御装置（２）が，複数の希釈空気流量制御装置（１２−１〜１２−ｎ）が導入する希釈空気（１４）の希釈空気流量指令値を生成する希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）を備えている場合，希釈空気流量指令値生成手段（２１，２２）は，前記タービン出口温度に基づくアイソクロナスフィードバック制御を行うことにより，第１希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記希釈空気流量指令値と前記燃焼器入口温度と前記燃焼器入口圧力と前記タービン回転速度とを用いて自己組織化マップ（２９）を構築し，前記自己組織化マップ（２９）を使用したＳＯＭアルゴリズムによって第２希釈空気流量指令値を算出する手段（２１，２２）と，前記第１希釈空気流量指令値と前記第２希釈空気流量指令値とから前記希釈空気流量指令値を生成する手段（２１，２２）とを含むことが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照しながら，本発明によるガスタービンシステムの実施の一形態を説明する。
【００３１】
本発明によるガスタービンシステムの実施の一形態では，図１に示されているように，ガスタービンエンジン１が電子制御装置２とともに設けられている。ガスタービンエンジン１は，電子制御装置２によって制御される。
【００３２】
ガスタービンエンジン１は，圧縮機（図示されない）と，アンニュラ形の燃焼器３とタービン４と燃料供給系統５とを含む。燃焼器３は，該圧縮機から圧縮空気３ａを供給され，燃料供給系統５から燃料を供給される。燃焼器３は，供給された空気と燃料とを混合して燃焼し，燃焼ガスを生成する。燃焼器３は，生成した燃焼ガスを，タービン４に供給する。タービン４は，該燃焼ガスによって駆動され，回転動力を生成する。タービン４は，回転可能に支持されているタービン軸を含み，該タービン軸を介して回転動力は出力される。以下では，タービン４のタービン軸（図示されない）の中心軸が，図１の円柱座標系のｚ軸であり，ｚ軸上の一点が原点Ｏであるとして，当該ガスタービンエンジンシステムが説明される。ｚ軸に垂直な方向が半径方向（ラジアル方向）であり，ｚ軸に垂直な平面上にあり，且つ，ｚ軸上の一点を中心とする円にそった方向が，周方向である。
【００３３】
燃焼器３は，外筒６を備えている。外筒６には，内筒７が収容されている。アンニュラ形のガスタービンエンジンでは，外筒６と内筒７とは，いずれも，タービン軸の中心軸を中心として，タービン軸（図示されない）を取り囲む環状の形状を有する。
【００３４】
外筒６には，燃焼器入口６ａが設けられ，燃焼器入口６ａから圧縮空気３ａが外筒６の内部に導入される。燃焼器入口６ａには，燃焼器入口温度センサ８と，燃焼器入口圧力センサ９とが設けられる。燃焼器入口温度センサ８は，それが配置された位置の温度を，燃焼器入口温度ＴＩＮとして測定する。燃焼器入口圧力センサ９は，それが配置された位置の圧力を，燃焼器入口圧力Ｐとして測定する。燃焼器入口温度センサ８と燃焼器入口圧力センサ９とは，それぞれが測定した燃焼器入口温度ＴＩＮ及び燃焼器入口圧力Ｐを電子制御装置２に出力する。
【００３５】
内筒７には，燃焼用空気口（図示されない）と，ｎ個の燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎとが設けられている。但し，図１には燃料ノズル１０−１のみしか図示されていない。該燃焼用空気口は，外筒６と内筒７との間の空間にある圧縮空気３ａの一部を燃焼用空気として内筒７の内部に導入する。
【００３６】
燃料ノズル１０−１〜１０−ｎは，ｚ軸上にある点を中心とする一の円周の上に，周方向（θ方向）に等間隔に配置されている。図２に示されているように，燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎは，それぞれ燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに接続されている。燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎは，それぞれ燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎを介して，主燃料供給装置（図示されない）から燃料を供給される。燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎは，それぞれ，燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量を制御する。燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎに一対一に対応して燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎが用意されていることにより，燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量は，個別に制御可能である。燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量の個別的な制御は，燃焼火炎温度の均一化を可能にする。
【００３７】
図１に示されているように，燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎは，それぞれに供給された燃料を内筒７の燃焼領域７ａに噴射する。噴射された燃料は，燃焼領域７ａにおいて燃焼用空気と混合されて燃焼され，燃焼ガスが生成される。
【００３８】
内筒７には，更に，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎと希釈空気口１３とが設けられている。希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは，ｚ軸上にある点を中心とする一の円周の上に，周方向（θ方向）に等間隔に配置されている。但し，図１には，希釈空気流量制御装置１２−１のみしか図示されていない。希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは，図２に示されているように，電子制御装置２に接続され，電子制御装置２によって制御される。
【００３９】
希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎと希釈空気口１３とは，いずれも，外筒６と内筒７の間の空間から，内筒７の内部に希釈空気１４を導入する。希釈空気口１３は，内筒７に導入される希釈空気１４の流量を調節しないのに対し，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは，内筒７に導入する希釈空気１４の流量を個別に調整する。希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎが個別に希釈空気１４の流量を調整することにより，燃焼ガスの温度の周方向は均一化され，これによってタービン２の入口の温度（以下，「タービン入口温度」という。）の均一化が可能である。
【００４０】
希釈空気１４は，燃料領域７ａで生成された燃焼ガスに混合される。希釈空気１４が混合された燃焼ガスは，タービン４に導入される。燃焼ガスは，タービン４を駆動して回転させる。タービン４の回転速度（以下，「タービン回転速度」という。）は，回転速度センサ１５によって測定される。回転速度センサ１５は，タービン回転速度ＮＨを，電子制御装置２に出力する。
【００４１】
タービン４を駆動した燃焼ガスは，排気ガスとしてタービン出口４ａから排出される。タービン出口４ａには，ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎ，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎ，及びタービン出口温度センサ（１８）１８−１〜１８−ｎが設けられている。ＮＯｘセンサ１６−ｉ（ｉは，ｎ以下の自然数）とＣＯセンサ１７−ｉとは，対をなしており，ＮＯｘセンサ１６−ｉとＣＯセンサ１７−ｉとは近接して配置されている。
【００４２】
ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎは，ｚ軸上にある点を中心とする一の円周の上に，周方向（θ方向）に等間隔に配置されている。同様に，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎは，ｚ軸上にある点を中心とする一の円周の上に，周方向（θ方向）に等間隔に配置され，タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎは，ｚ軸上にある点を中心とする一の円周の上に，周方向（θ方向）に等間隔に配置されている。但し，図１には，ＮＯｘセンサ１６−１，ＣＯセンサ１７−１，及びタービン出口温度センサ１８−１しか図示されていない。
【００４３】
ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎのそれぞれは，それが配置された位置のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を測定し，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎのそれぞれは，それが配置された位置のＣＯ（一酸化炭素）濃度を測定する。タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎは，それが配置された位置の温度を，タービン出口温度として測定する。図２に示されているように，ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎは，それぞれが測定したＮＯｘ濃度を電子制御装置２に出力し，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎは，それぞれが測定したＣＯ濃度を電子制御装置２に出力し，タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎは，それぞれが測定したタービン出口温度を電子制御装置２に出力する。
【００４４】
図１に示されているように，電子制御装置２は，センサ入力インターフェース（センサ入力ＩＦ）１９，２０，記憶装置２１，演算装置２２，燃料流量指令値出力インターフェース（燃料流量指令値出力ＩＦ）２３，及び希釈空気指令値出力インターフェース（希釈空気指令値出力ＩＦ）２４を含む。
【００４５】
センサ入力ＩＦ１９は，燃焼器入口温度センサ８，燃焼器入口圧力センサ９，及び回転速度センサ１５から，それぞれ燃焼器入口温度ＴＩＮ，燃焼器入口圧力Ｐ，及びタービン回転速度ＮＨを受け取る。センサ入力ＩＦ２０は，ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎ，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎ，及びタービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎから，それぞれ，ＮＯｘ濃度，ＣＯ濃度，及びタービン出口温度を受け取る。
【００４６】
記憶装置２１は，電子制御装置制御ソフトウエア２８及び自己組織化マップ２９を記憶する。電子制御装置制御ソフトウエア２８は，燃料流量制御モジュール２５，希釈空気流量制御モジュール２６，及びＳＯＭモジュール２７を含んでいる。
【００４７】
燃料流量制御モジュール２５は，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量の指令値（燃料流量指令値）ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎを決定する手順が記述されたプログラムである。
【００４８】
希釈空気流量制御モジュール２６は，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎが内筒７に導入する希釈空気の流量の指令値（希釈空気流量指令値）ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎを決定する手順が記述されたプログラムである。
【００４９】
ＳＯＭモジュール２７は，ニューラルネットワークの一手法である自己組織化マップ（ＳＯＭ）アルゴリズムを用いて燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量の最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎ，及び希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎが内筒７に導入する希釈空気の流量の最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎを算出する手順が記述されたプログラムである。ＳＯＭモジュール２７は，自己組織化マップ２９を用いて，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎ及び最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎを算出する。後述されるように，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎは，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎの算出に使用され，最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎは，希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎの算出に使用される。
【００５０】
演算装置２２は，電子制御装置制御ソフトウエア２８を実行し，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎ及び希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎを算出する。算出された燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎは，燃料流量指令値出力ＩＦ２３を介して，それぞれ燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに送信される。燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎは，それぞれ燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎに指定されている流量の燃料を，それぞれ燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給する。希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎは，希釈空気指令値出力ＩＦ２４を介して，それぞれ希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎに送信される。希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは，それぞれ希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎに指定されている流量の希釈空気１４を，内筒７に導入する。
【００５１】
図３は，電子制御装置制御ソフトウエア２８の内容を示すフローチャートである。図３のステップＳ０２〜ステップＳ０７は，燃料流量制御モジュール２５に従って実行され，ステップＳ０８〜ステップＳ１２は，希釈空気流量制御モジュール２６に従って実行され，ステップＳ１４〜Ｓ１６は，ＳＯＭモジュール２７に従って実行される。他のステップは，電子制御装置制御ソフトウエア２８の本体部分に従って実行される。
【００５２】
ＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎ，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎ，及びタービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎから，それぞれ，ＮＯｘ濃度，ＣＯ濃度，及びタービン出口温度が電子制御装置２に入力される（ステップＳ０１）。
【００５３】
入力されたＮＯｘ濃度，ＣＯ濃度は，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎの算出に使用される。まず，入力されたＮＯｘ濃度及びＣＯ濃度からエミッション指標が算出される（ステップＳ０２）。エミッション指標は，ＮＯｘセンサ１６−ｉとＣＯセンサ１７−ｉで構成されるペアのそれぞれについて定義される値であり，一種の評価数値である。後述されるように，エミッション指標は，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎの決定に使用される。
【００５４】
ＮＯｘセンサ１６−ｉによって測定されたＮＯｘ濃度を［ＮＯｘ］ｉ，ＣＯセンサ１７−ｉによって測定されたＣＯ濃度を［ＣＯ］ｉとすると，ＮＯｘセンサ１６−ｉとＣＯセンサ１７−ｉで構成されるペアに対応して定められるエミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉは，
【数１】
【００５５】
このような性質を持つエミッション指標に基づいて燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが決定されることは，燃焼器３の燃焼火炎温度に応じて燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが決定されることを意味する。
【００５６】
また，このような性質を持つエミッション指標に基づいて燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが決定されることは，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎは，ＮＯｘ濃度が高い場合には，ＮＯｘ濃度を重視して決定され，ＣＯ濃度が高い場合には，ＣＯ濃度を重視して決定されることを意味する。燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎは，一種のファジー制御によって制御されることになる。
【００５７】
このとき，エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉがｌｏｇ［ＮＯｘ］ｉ，及びｌｏｇ［ＣＯ］ｉに依存する項を有することは，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎの制御系をより線形系に近づける役割を果たしている。
【００５８】
エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］１〜［ＥＩｔｏｔａｌ］ｎに対して離散フーリエ変換が行われる（ステップＳ０３）。エミッション指標空間分布［ＥＩｔｏｔａｌ］１〜［ＥＩｔｏｔａｌ］ｎは，［ｎ／２］個の波数成分を有するフーリエ級数に展開され，フーリエ級数展開係数ｃ０〜ｃ［ｎ／２］が算出される。ここで，［ｘ］は，ｘを超えない最大の整数である。ｃｏは，直流成分であり，ｃｊは，１周あたりの波数がｊ個である空間周波数の成分である。
【００５９】
続いて，エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］１〜［ＥＩｔｏｔａｌ］ｎのフィードバック制御計算が行われる（ステップＳ０４）。エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］１〜［ＥＩｔｏｔａｌ］ｎのフィードバック制御計算では，フーリエ展開モード毎に，アイソクロナスフィードバック制御計算が行われ，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数が求められる。フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数は，エミッション指標空間分布［ＥＩｔｏｔａｌ］１〜［ＥＩｔｏｔａｌ］ｎの直流成分以外の成分が０となるように定められる。
【００６０】
続いて，フィードバック制御燃料流量分布指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎの逆フーリエ級数展開が行われ，フィードバック制御燃料流量分布指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎが算出される（ステップＳ０５）。
【００６１】
続いて，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎと，ＳＯＭモジュール２７によりＳＯＭアルゴリズムを用いて算出された最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎとから，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに与えられる燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが算出される（ステップＳ０６）。燃料流量指令値ＷＦＣｉは，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ ｉと，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ ｉとを加算することによって算出される。ＳＯＭモジュール２７による最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎの算出の過程は後述され，ここでは説明されない。
【００６２】
燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎは，それぞれ，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに出力される（ステップＳ０６）。燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎは，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎに指定された流量の燃料を，それぞれ，燃焼ノズル１０−１〜１０−ｎに供給する。
【００６３】
このようにして燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが定められることにより，エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉの周方向の分布が均一化されるように，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが決定される。エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉは，燃焼火炎温度に対応する値であるから，結果として，燃焼火炎温度も均一化される。これにより，局所的に燃焼火炎温度が高い領域や，局所的に燃焼火炎温度が低い領域の発生が防がれ，窒素酸化物及び一酸化炭素のような環境汚染物質の排気ガス中の濃度が低減される。
【００６４】
一方，ステップＳ０１において入力されたタービン出口温度は，希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎの算出に使用される。タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎによってそれぞれ測定されたタービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎに対して，離散フーリエ変換が行われ（ステップＳ０８），タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフーリエ級数展開係数が算出される。タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎは，［ｎ／２］個の波数成分を有するフーリエ級数に展開され，フーリエ級数ｃ’０〜ｃ’［ｎ／２］が算出される。ｃ’ｏは，直流成分であり，ｃ’ｊは，１周あたりの波数がｊ個である空間周波数の成分である。
【００６５】
続いて，タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフィードバック制御計算が行われる（ステップＳ０９）。タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフィードバック制御計算では，フーリエ展開モード毎に，アイソクロナスフィードバック制御計算が行われ，フィードバック制御希釈空気流量指令値ＤＡＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数が求められる。フィードバック制御希釈空気流量指令値ＤＡＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数は，タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎの直流成分以外の成分が０となるように定められる。
【００６６】
続いて，フィードバック制御希釈空気指令値ＤＡＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎの逆フーリエ級数展開が行われ，フィードバック制御希釈空気指令値ＤＡＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎが算出される（ステップＳ１０）。
【００６７】
続いて，フィードバック制御希釈空気指令値ＤＡＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎと，ＳＯＭモジュール２７によりＳＯＭアルゴリズムを用いて算出された最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎとから，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎに与えられる希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎが算出される（ステップＳ１１）。希釈空気流量指令値ＤＡＣｉは，フィードバック制御希釈空気指令値ＤＡＣｆｂ ｉと，最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ ｉとを加算することによって算出される。最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎの算出過程は後述され，ここでは説明されない。
【００６８】
希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎは，それぞれ，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎに出力される（ステップＳ１２）。希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは，それぞれ希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎに指定されている流量の希釈空気１４を，内筒７に導入する。
【００６９】
続いて，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎ，及び最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎの算出過程を説明する。該算出過程は，センサ値入力（ステップＳ１３），自己組織化マップ記憶値の補間計算による最適指令値推定値の算出（ステップＳ１４），自己組織化マップ２９の更新（ステップＳ１６），及び，自己組織化マップ２９への自己組織化マップ記憶値の記憶（ステップＳ１５）とを含む。
【００７０】
ステップＳ１３では，燃焼器入口温度センサ８−１〜８−ｎ，燃焼器入口圧力センサ９−１〜９−ｎ，及び回転速度センサ１５がそれぞれ測定した燃焼器入口温度，燃焼器入口圧力，及びタービン回転速度が，電子制御装置２に入力される。
【００７１】
入力された燃焼器入口温度，燃焼器入口圧力，及びタービン回転速度は，自己組織化マップ２９の構築と，ステップＳ１４における自己組織化マップ２９に記憶されている自己組織化マップ記憶値の補間計算に使用される。
【００７２】
自己組織化マップ２９の構築のプロセスは，自己組織化マップ２９の更新（ステップＳ１６）と，自己組織化マップ２９への自己組織化マップ記憶値の記憶（ステップＳ１５）とを含んでいる。図４は，自己組織化マップ２９に構築されている空間を示す。該空間は，Ｘ１，Ｘ２，及びＸ３によって張られる３次元の空間である。Ｘ１，Ｘ２，及びＸ３は，それぞれ，燃焼器入口温度ＴＩＮ，燃焼器入口圧力Ｐ，及びタービン回転速度ＮＨの独立なスカラー関数である。該空間の座標をベクトルＸ＾＝（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）で表す。ベクトルＸ＾は，ガスタービンエンジンの状態を表すベクトルである。
【００７３】
該空間は，平面で囲まれた多数の小多面体空間に分割されている。その小多面体空間は，ユニット領域φＵと呼ばれる。ユニット領域φＵは多数有るため，個々は添字ｋを用いて区別することとする。ユニット領域φＵのそれぞれは，ニューラルネットワークを構成する１個のユニット（ニューロン）Ｕに対応付けられ，ユニットＵｋは，ユニット領域φＵｋに対応する。各ユニットＵｋは，参照ベクトル（結合荷重ベクトル）Ｕ＾ｋを有している。自己組織化マップ２９に自己組織化マップ記憶値として記憶されるのは，この参照ベクトルＵ＾ｋである。
【００７４】
参照ベクトルＵ＾ｋは，ステップＳ１６において，以下の規則で更新される。但し，ｔは，計算ステップである。
【数２】
Ｙ＾（ｔ）＝［Ｘ＾（ｔ），ＷＦＣ＾（ｔ），ＤＡＣ＾（ｔ）］，
ＷＦＣ＾（ｔ）＝［ＷＦＣ１（ｔ），ＷＦＣ２（ｔ），…，ＷＦＣｎ（ｔ）］
ＤＡＣ＾（ｔ）＝［ＤＡＣ １（ｔ），ＤＡＣ ２（ｔ），…，ＤＡＣ ｎ（ｔ）］
…（３）
Ｘ＾（ｔ），ＷＦＣｉ（ｔ），ＤＡＣｉ（ｔ）は，それぞれ，計算ステップｔにおけるベクトルＸ＾，燃料流量指令値ＷＦＣｉ，及び希釈空気流量指令値ＤＡＣｉである。
【００７５】
学習される（発火される）ユニットＵｋは，ユニット領域φＵｋにベクトルＸ＾が存在するようなユニットである。ベクトルＸ＾とのユークリッド距離を最小にする参照ベクトルＵ＾を有するユニットＵが選択されるのではない。このような学習ユニットの選択方法は，通常のＳＯＭアルゴリズムとは異なる。
【００７６】
このような学習ユニットの選択方法は，ベクトルＸ＾（ｔ）と制御出力ベクトルＹ＾（ｔ）との両方を学習するユニットＵｋのＸ＾（ｔ）に対応する部分の局所化を防ぎ，参照ベクトルＵ＾ｋが直近のエンジンの状態に過度に影響されすぎるという問題を排除する。
【００７７】
ステップＳ１６において算出された参照ベクトルＵ＾ｋ（ｔ＋１）は，ステップＳ１５において，自己組織化マップ記憶値として自己組織化マップ２９に記憶される。
【００７８】
ステップＳ１４では，このようにして構築された自己組織化マップ２９を用いて，補間計算により，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎ，及び最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎが算出される。該補間計算には，自己組織化マップ２９に記憶されている自己組織化マップ記憶値と，燃焼器入口温度ＴＩＮ，燃焼器入口圧力Ｐ，及びタービン回転速度ＮＨが使用される。
【００７９】
該補間計算は，以下の過程で行われる。図５に示されているように，Ｘ１，Ｘ２，及びＸ３で張られる空間に存在するユニットを頂点とする４面体により，該空間が，一意に分割される。この空間上で，現状のエンジン状態Ｘｆｉｌｔ＾に対応するＹｆｉｌｔ＾は，Ｘ＾が所属する４面体におけるアイソメトリック座標に対する線形補間として求めることができる。
【００８０】
アイソメトリック座標の計算は，下記式：
Ｘｆｉｌｔ＾＝［Ｘａ＾，Ｘｂ＾，Ｘｃ＾，Ｘｄ＾］＊ζ＾，
１＝［１，１，１，１］＊ζ＾， …（３）
ζ＾＝［ζａ，ζｂ，ζｃ，ζｄ］
を満足するベクトルζ＾を用いて行われる。ここで，Ｘａ＾，Ｘｂ＾，Ｘｃ＾，及びＸｄ＾は，Ｘ＾が属する４面体の頂点に位置するユニットＵａ，Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄの位置ベクトルである。線形補間の計算は，
Ｙｆｉｌｔ＾＝［Ｙａ＾，Ｙｂ＾，Ｙｃ＾，Ｙｄ＾］＊ζ，
によって行われる。ここで，Ｙａ＾，Ｙｂ＾，Ｙｃ＾，Ｙｄ＾は，それぞれ，ユニットＵａ，Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄについて定められるＹ＾である。
【００８１】
現エンジン状態モニタ値Ｘ＾（ｔ）を中心とする空間フィルタ領域φＦにおいてＹｆｉｌｔ＾を積分平均することにより，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎ，及び最適指令値推定値ＤＡＣＳＯＭ １〜ＤＡＣＳＯＭ ｎを要素の一部とする推定値ベクトルＹ＾が算出される。推定値ベクトルＹ＾は，
【数３】
【００８２】
以上に説明されているように，本実施の形態では，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の燃料流量が個別に制御される。より詳細には，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに与えられる燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが，エミッション指標［ＥＩｔｏｔａｌ］ｉの周方向の分布が均一化されるように決定され，これにより，燃焼火炎温度も均一化される。燃焼火炎温度の均一化により，局所的に燃焼火炎温度が高い領域や，局所的に燃焼火炎温度が低い領域の発生が防がれ，窒素酸化物及び一酸化炭素のような環境汚染物質の排気ガス中の濃度が低減される。
【００８３】
更に，本実施の形態では，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎが内筒７に導入する希釈空気１４の流量が個別に制御される。より詳細には，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎに与えられる希釈空気流量指令値ＤＡＣ１〜ＤＡＣｎがタービン出口温度の周方向の分布が均一化されるように算出される。この結果，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎがそれぞれに導入する希釈空気１４の流量が，局所的にタービン入口温度が高い領域が発生しないように最適化される。これにより，タービン４の溶損が効果的に防がれる。
【００８４】
以上に説明された本実施の形態のガスタービンエンジンシステムは，特に航空機用ガスタービンエンジンシステムとして使用されることが好ましい。航空機用ガスタービンエンジンシステムでは，排気ガスに含まれる窒素酸化物及び一酸化炭素のような環境汚染物質は，そのまま大気に排出され，直接的に環境の汚染原因になる。従って，本実施の形態のガスタービンエンジンシステムは，環境汚染物質の濃度の低減の効果が大きく，航空機用ガスタービンエンジンシステムに好適である。
【００８５】
（変形例１）
図６に示されているように，本実施の形態において，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎの代わりに，それぞれ，未燃炭化水素（ＵＨＣ）センサ１７−１’〜１７−ｎ’が使用され得る。ＵＨＣセンサ１７−１’〜１７−ｎ’は，それぞれが設置されている位置において排気ガス中に残存する未燃炭化水素の濃度を測定する。
【００８６】
この場合，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎの決定には，ＣＯ濃度の代わりに，未燃炭化水素の濃度が使用される。即ち，エミッション指標は，
【数４】
［ＵＨＣ］ｉは，ＵＨＣセンサ１７−ｉ’によって測定される未燃炭化水素の濃度である。
【００８７】
未燃炭化水素の濃度は，ＣＯ濃度と同様に，燃焼器３の燃焼火炎温度が高いほど低く，燃焼器３の燃焼火炎温度が低いほど低い。従って，ＣＯ濃度の代わりに未燃炭化水素の濃度を使用しても，ＣＯ濃度を使用した制御と実質的に同様の制御が実現される。
【００８８】
（変形例２）
図７に示されているように，本実施の形態において，回転速度センサ１５は使用されないことが可能である。タービン回転速度ＮＨは，該ガスタービンエンジンの制御に使用されない。この場合，図４に示された自己組織化マップ２９に構築された空間は，Ｘ１，Ｘ２で張られた２次元空間になる。本変形例では，ベクトルＸ＾が，Ｘ＾＝［Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３］と定義される代わりに，Ｘ＾＝［Ｘ１，Ｘ２］と定義される点以外は，上記と同一の制御が行われる。
【００８９】
（変形例３）
本実施の形態において，燃料流量制御装置，希釈空気流量制御装置，ＮＯｘセンサ，ＣＯセンサ，タービン出口温度センサの数は，同一であることは要求されない。図８に示されているように，ｎ１，ｎ２，及びｎ３を互いに異なる２以上の自然数として，ｎ１個の燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎ１，ｎ２個の希釈流量制御装置１２−１〜１２−ｎ２，ｎ３個のＮＯｘセンサ１６−１〜１６−ｎ３，ＣＯセンサ１７−１〜１７−ｎ３，タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎ３が使用されることが可能である。
【００９０】
（変形例４）
本実施の形態において，タービン出口温度の周方向の均一化のための制御が行われないことが可能である。この場合，図９に示されているように，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎの代わりに，希釈空気口１３’が使用され得る。更に、希釈空気制御流量モジュール２６は使用されず，従って，図３のステップＳ０８からステップＳ１２は実行されない。本変形例では，タービン入口温度の周方向の均一化の効果は得られないが，燃焼火炎温度の均一化による環境汚染物質の濃度の効果は得られる。
【００９１】
（変形例５）
本実施の形態において，図１０に示されているように，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎは，主燃料流量制御装置３０に接続され， 主燃料流量制御装置３０から燃料の供給を受けることが可能である。主燃料流量制御装置３０は，電子制御装置２による制御の下，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の総和を調節する。燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎは，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給される燃料の流量のバラツキを抑制する役割を果たす。
【００９２】
このような構成は，燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに燃料を供給する配管に設けられるバルブの総重量を低減することを可能にする。即ち，図１０の構成では，一の大型のバルブが主燃料流量制御装置３０において使用され，ｎ個の小型のバルブが，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎにおいて使用される。一方，図２の構成では，ｎ個の中型のバルブが燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎにおいて使用される。図１０の構成では，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに使用されるバルブの小型化の効果が大きく，総合的には，図１０の構成の方が，図２の構成よりも，バルブの総重量を抑制できる。バルブの総重量を抑制する図１０の構成は，航空機用ガスタービンエンジンに特に好適である。
【００９３】
（変形例６）
本実施の形態において，タービン入口温度の均一化を燃料ノズル１０−１〜１０−ｎの燃料流量の制御によって実現することが可能である。この場合，図１１に示されているように，希釈空気流量制御装置１２−１〜１２−ｎは使用されず，それらの代わりに，希釈空気口１３’が使用される。また，希釈空気流量制御モジュール２６は使用されず，タービン出口温度に基づいて，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎを算出する燃料流量制御モジュール２５’が使用される。
【００９４】
図１２は，変形例６における電子制御装置制御ソフトウエア２８の動作を示している。タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎから，タービン出口温度が電子制御装置２に入力される（ステップＳ２１）。タービン出口温度センサ１８−１〜１８−ｎによってそれぞれ測定されたタービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎに対して，離散フーリエ変換が行われ（ステップＳ２２），タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフーリエ級数展開係数が算出される。タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎは，［ｎ／２］個の波数成分を有するフーリエ級数に展開され，フーリエ級数ｃ’０〜ｃ’［ｎ／２］が算出される。ｃ’ｏは，直流成分であり，ｃ’ｊは，１周あたりの波数がｊ個である空間周波数の成分である。
【００９５】
続いて，タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフィードバック制御計算が行われる（ステップＳ２３）。タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎのフィードバック制御計算では，フーリエ展開モード毎に，アイソクロナスフィードバック制御計算が行われ，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数が求められる。フィードバック制御燃料流量流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎのフーリエ級数展開係数は，タービン出口温度ＴＯＵＴ １〜ＴＯＵＴ ｎの直流成分以外の成分が０となるように定められる。
【００９６】
続いて，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎの逆フーリエ級数展開が行われ，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＤＡＣｆｂ ｎが算出される（ステップＳ２４）。
【００９７】
続いて，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ １〜ＷＦＣｆｂ ｎと，ＳＯＭモジュール２７によりＳＯＭアルゴリズムを用いて算出された最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎとから，燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎが算出される（ステップＳ２５）。燃料流量指令値ＷＦＣｉは，フィードバック制御燃料流量指令値ＷＦＣｆｂ ｉと，最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ ｉとを加算することによって算出される。最適指令値推定値ＷＦＣＳＯＭ １〜ＷＦＣＳＯＭ ｎの算出は，上述のステップＳ１３〜Ｓ１６と同一の過程で行われる。
【００９８】
燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎは，それぞれ，燃料流量制御装置１１−１〜１１−ｎに出力され（ステップＳ１２），燃料制御装置１１−１〜１１−ｎは，それぞれ燃料流量指令値ＷＦＣ１〜ＷＦＣｎに指定されている流量の燃料を，それぞれ燃料ノズル１０−１〜１０−ｎに供給する。
【００９９】
変形例６では，タービン出口温度が一様化され，これにより，燃焼火炎温度も間接的に一様化される。これにより，タービン入口温度の一様化とともに，環境汚染物質の濃度の低減が実現される。
【０１００】
【発明の効果】
本発明により，ガスタービンエンジンの燃焼器の燃焼火炎温度のバラツキを抑制する技術が提供される。
【０１０１】
また，本発明により，ガスタービンエンジンのタービンの入口における温度のバラツキを抑制する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの実施の一形態を示す。
【図２】図２は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの実施の一形態を示す。
【図３】図３は，電子制御装置制御ソフトウエア２８の内容を示すフローチャートである。
【図４】図４は，自己組織化マップ２９に構築されている空間を示す。
【図５】図５は，自己組織化マップ記憶値の補間計算による推定を説明する図である。
【図６】図６は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例１を示す。
【図７】図７は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例２を示す。
【図８】図８は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例３を示す。
【図９】図９は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例４を示す。
【図１０】図１０は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例５を示す。
【図１１】図１１は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例６を示す。
【図１２】図１２は，本発明によるガスタービンエンジンシステムの変形例６における電子制御装置制御ソフトウエア２８の内容を示す。
【図１３】図１３は，従来のガスタービンエンジンシステムを示す。
【符号の説明】
１：ガスタービンエンジン
２：電子制御装置
３：燃焼器
４：タービン
５：燃料供給系統
６：外筒
７：内筒
８：燃焼器入口温度センサ
９：燃焼器入口圧力センサ
１０−１〜１０−ｎ：燃焼ノズル
１１−１〜１１−ｎ：燃料流量制御装置
１２−１〜１２−ｎ：希釈空気流量制御装置
１３：希釈空気口
１４：希釈空気
１５：回転速度センサ
１６−１〜１６−ｎ：ＮＯｘセンサ
１７−１〜１７−ｎ：ＣＯセンサ
１８−１〜１８−ｎ：タービン出口温度センサ
１９，２０：センサ入力インターフェース（センサ入力ＩＦ）
２１：記憶装置
２２：演算装置
２３：燃料流量指令値出力インターフェース（燃料流量指令値出力ＩＦ）
２４：希釈空気指令値出力インターフェース（希釈空気指令値出力ＩＦ）
２５，２５’：燃料流量制御モジュール
２６：希釈空気流量制御モジュール
２７：ＳＯＭモジュール
２８：電子制御装置制御ソフトウエア
２９：自己組織化マップ
３０：主燃料流量制御装置
Claims (15)
- アンニュラ形の燃焼器と，
前記燃焼器から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービンと，
制御装置
とを備え，
前記燃焼器は，
外筒と
前記外筒に収納された内筒と，
前記内筒に設けられ，周方向に実質的に等間隔に並んで配置されている複数の希釈空気流量制御装置とを含み，
前記燃焼器は、前記内筒の燃焼領域において前記燃料と燃焼用空気とを混合して燃焼することにより前記燃料ガスを生成し，
前記複数の希釈空気流量制御装置のそれぞれは，前記外筒と前記内筒との間の空間から，前記内筒に希釈空気を導入して前記燃焼ガスに混合し，
前記制御装置は，前記複数の希釈空気流量制御装置を制御して，前記複数の希釈空気流量制御装置が前記内筒にそれぞれ導入する希釈空気の流量を個別に調節する
ガスタービンエンジンシステム。 - 請求項１に記載のガスタービンエンジンシステムにおいて，
前記燃焼ガスは，前記タービンを駆動した後，前記タービンが有するタービン出口から排気ガスとして排出され，
前記タービンは，前記タービン出口に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数のタービン出口温度センサを含み，
前記制御装置は，前記タービン出口温度センサがそれぞれ測定するタービン出口温度に応答して，前記希釈空気の流量を個別に調節する
ガスタービンエンジンシステム。 - 周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数の燃料噴射ノズルを含むアンニュラ形の燃焼器と，
前記燃焼器から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービンと，
前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれに，燃料をそれぞれに供給する複数の燃料供給装置と，
制御装置
とを備え，
前記燃焼器は，
外筒と
前記外筒に収納された内筒と，
前記内筒に設けられ，周方向に実質的に等間隔に並んで配置されている複数の希釈空気流量制御装置
とを含み，
前記燃焼器は、前記内筒の燃焼領域において前記燃料と燃焼用空気とを混合して燃焼することにより前記燃料ガスを生成し、
前記複数の希釈空気流量制御装置のそれぞれは，前記外筒と前記内筒との間の空間から，前記内筒に希釈空気を導入して前記燃焼ガスに混合し，
前記制御装置は，前記複数の燃料供給装置を制御して，前記燃料噴射ノズルのそれぞれに供給される燃料の燃料流量を個別に調節し，且つ，前記複数の希釈空気流量制御装置を制御して，前記複数の希釈空気流量制御装置がそれぞれ導入する前記希釈空気の流量を個別に調節する
ガスタービンエンジンシステム。 - 請求項３に記載のガスタービンエンジンシステムにおいて，
前記燃焼ガスは，前記タービンを駆動した後，前記タービンが有するタービン出口から排気ガスとして排出され，
前記タービンは，前記タービン出口に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数のタービン出口温度センサを含み，
前記制御装置は，前記タービン出口温度センサがそれぞれ測定するタービン出口温度に応答して，前記希釈空気の流量を個別に調節する
ガスタービンエンジンシステム。 - 請求項３に記載のガスタービンエンジンシステムにおいて，
前記燃焼ガスは，前記タービンを駆動した後，前記タービンが有するタービン出口から排気ガスとして排出され，
前記タービンは，前記タービン出口に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数の環境汚染物質濃度センサを含み，
前記制御装置は，前記複数の環境汚染物質濃度センサがそれぞれ測定する環境汚染物質濃度に応答して，前記燃料流量を調節する
ガスタービンエンジンシステム。 - 請求項５に記載のガスタービンエンジンシステムにおいて，
前記環境汚染物質濃度センサは，
前記排気ガスの窒素酸化物濃度を測定するＮＯｘセンサと，
前記排気ガスの一酸化炭素濃度を測定するＣＯセンサ
とを備え，
前記制御装置は，前記窒素酸化物濃度と前記一酸化炭素濃度とに応答して，前記燃料流量を調節する
ガスタービンエンジンシステム。 - 請求項６に記載のガスタービンエンジンシステムにおいて，
前記制御装置は，前記窒素酸化物濃度の対数に依存する第１項と前記一酸化炭素濃度の対数に依存する第２項とを有する評価関数によってエミッション指標を算出し，前記エミッション指標に応答して，前記燃料流量を調節する
ガスタービンエンジンシステム。 - 請求項５に記載のガスタービンエンジンシステムにおいて，
前記環境汚染物質濃度センサは，
前記排気ガスの窒素酸化物濃度を測定するＮＯｘセンサと，
前記排気ガスの未燃炭化水素濃度を測定するＵＨＣセンサ
とを備え，
前記制御装置は，前記窒素酸化物濃度と前記未燃炭化水素濃度とに応答して，前記燃料流量を調節する
ガスタービンエンジンシステム。 - 請求項８に記載のガスタービンエンジンシステムにおいて，
前記制御装置は，前記窒素酸化物濃度の対数に依存する第１項と前記未燃炭化水素濃度の対数に依存する第２項とを有する評価関数によってエミッション指標を算出し，前記エミッション指標に応答して，前記燃料流量を調節する
ガスタービンエンジンシステム。 - 請求項７又は９に記載のガスタービンエンジンシステムにおいて，
更に，
前記燃焼器の入口における温度である燃焼器入口温度を測定する燃焼器入口温度センサと，
前記燃焼器の入口における圧力である燃焼器入口圧力を測定する燃焼器入口圧力センサと，
前記タービンのタービン回転速度を測定する回転速度センサと，
前記タービンが有するタービン出口に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数のタービン出口温度センサ
とを含み，
前記制御装置は，
前記複数の燃料供給装置が，前記燃料ノズルのそれぞれに供給する燃料の流量の燃料流量指令値を生成する燃料流量指令値生成手段と，
前記複数の希釈空気流量制御装置のそれぞれが導入する前記希釈空気の希釈空気流量指令値を生成する希釈空気流量指令値生成手段と，
ＳＯＭアルゴリズムを実行するＳＯＭモジュール
とを備え，
前記燃料流量指令値生成手段は，前記エミッション指標の空間分布のフーリエ級数展開係数の直流成分以外の成分が０となるように定められるように前記エミッション指標に基づくフィードバック制御を行うことにより，フィードバック制御燃料流量指令値を算出する手段を含み，
前記希釈空気流量指令値生成手段は、前記タービン出口温度センサがそれぞれ測定するタービン出口温度の空間分布のフーリエ級数展開係数の直流成分以外の成分が０となるように定められるように、前記タービン出口温度に基づくフィードバック制御を行うことにより，フィードバック制御希釈空気流量指令値を算出する手段を含み，
前記ＳＯＭモジュールは，測定された前記燃焼器入口温度と前記燃焼器入口圧力と前記タービン回転速度を成分とするベクトルＸ＾によって張られ、且つ、前記ベクトルＸ＾と前記燃料流量指令値と前記希釈空気流量指令値とを成分とする制御出力ベクトルＹ＾を学習するユニットに対応する複数のユニット領域に分割された３次元の空間として自己組織化マップを構築し，対応するユニット領域に前記ベクトルＸ＾が存在するようなユニットを学習させるＳＯＭアルゴリズムによって前記自己組織化マップを更新し，且つ，前記自己組織化マップに記憶された記憶値と前記燃焼器入口温度と前記燃焼器入口圧力と前記タービン回転速度とを使用した補間計算により、前記燃料ノズルのそれぞれに供給する前記燃料の第１最適指令値推定値と、前記複数の希釈空気流量制御装置のそれぞれが導入する前記希釈空気の第２最適指令値推定値とを算出し、
前記燃料流量指令値生成手段は，前記フィードバック制御燃料流量指令値と前記第１最適指令値推定値とから前記燃料流量指令値を生成し，
前記希釈空気流量指令値生成手段は，前記フィードバック制御希釈空気流量指令値と第２最適指令値推定値とから前記希釈空気流量指令値を生成する
ガスタービンエンジンシステム。 - 請求項３に記載のガスタービンエンジンシステムにおいて，
前記燃焼ガスは，前記タービンを駆動した後，前記タービンが有する排気ガスとしてタービン出口から排出され，
前記タービンは，前記タービン出口に周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数のタービン出口温度センサを含み，
前記制御装置は，前記タービン出口温度センサがそれぞれ測定するタービン出口温度に応答して，前記燃料流量を調節する
ガスタービンエンジンシステム。 - アンニュラ形の燃焼器と，
前記燃焼器から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービンと，
制御装置
とを備え，
前記燃焼器は，
外筒と
前記外筒に収納された内筒と，
前記内筒に設けられ，周方向に実質的に等間隔に並んで配置されている複数の希釈空気流量制御装置とを含み，
前記燃焼器は、前記内筒の燃焼領域において前記燃料と燃焼用空気とを混合して燃焼することにより前記燃料ガスを生成し，
前記複数の希釈空気流量制御装置のそれぞれは，前記外筒と前記内筒との間の空間から，前記内筒に希釈空気を導入して前記燃焼ガスに混合し，
前記制御装置は，前記複数の希釈空気流量制御装置を制御して，前記複数の希釈空気流量制御装置が前記内筒にそれぞれ導入する希釈空気の流量を個別に調節する
航空機用ガスタービンエンジンシステム。 - 周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数の燃料噴射ノズルを含むアンニュラ形の燃焼器と，
前記燃焼器から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービンと，
前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれに，燃料をそれぞれに供給する複数の燃料供給装置と，
制御装置
とを備え，
前記燃焼器は，
外筒と，
前記外筒に収納された内筒と，
前記内筒に設けられ，周方向に実質的に等間隔に並んで配置されている複数の希釈空気流量制御装置とを含み，
前記燃焼器は、前記内筒の燃焼領域において前記燃料と燃焼用空気とを混合して燃焼することにより前記燃料ガスを生成し，
前記複数の希釈空気流量制御装置のそれぞれは，前記外筒と前記内筒との間の空間から，前記内筒に希釈空気を導入して前記燃焼ガスに混合し，
前記制御装置は，
前記複数の燃料供給装置を制御して，前記燃料噴射ノズルのそれぞれに供給される燃料の燃料流量を個別に調節し，且つ，前記複数の希釈空気流量制御装置を制御して，前記複数の希釈空気流量制御装置が前記内筒にそれぞれ導入する希釈空気の流量を個別に調節する
航空機用ガスタービンエンジンシステム。 - アンニュラ形の燃焼器と，
前記燃焼器から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービン
とを含み、且つ、前記燃焼器が
外筒と，
前記外筒に収納された内筒と，
前記内筒に周方向に実質的に等間隔に並んで配置され複数の希釈空気流量制御装置とを備え、且つ、前記燃焼器は、前記内筒の燃焼領域において前記燃料と燃焼用空気とを混合して燃焼することにより前記燃料ガスを生成し，前記複数の希釈空気流量制御装置のそれぞれが，前記外筒と前記内筒との間の空間から，前記内筒に希釈空気を導入して前記燃焼ガスに混合するように構成されたガスタービンエンジンの動作方法であって，
前記複数の希釈空気流量制御装置を制御して，前記複数の希釈空気流量制御装置が前記内筒にそれぞれ導入する希釈空気の流量を個別に調節するステップ
を備えた
ガスタービンエンジンシステムの動作方法。 - 周方向に実質的に等間隔に並んで配置された複数の燃料噴射ノズルが設けられたアンニュラ形の燃焼器と，
前記燃焼器から燃焼ガスを受けて駆動され，中心軸の周りに回転するタービン
とを含み、且つ、前記燃焼器が
外筒と，
前記外筒に収納された内筒と，
前記内筒に周方向に実質的に等間隔に並んで配置され複数の希釈空気流量制御装置とを備え、且つ、前記燃焼器は、前記内筒の燃焼領域において前記燃料と燃焼用空気とを混合して燃焼することにより前記燃料ガスを生成し，前記複数の希釈空気流量制御装置のそれぞれが，前記外筒と前記内筒との間の空間から，前記内筒に希釈空気を導入して前記燃焼ガスに混合するように構成されたガスタービンエンジンシステムの動作方法であって，
前記燃料噴射ノズルのそれぞれに供給される燃料の燃料流量を個別に調節するステップと、
前記複数の希釈空気流量制御装置を制御して，前記複数の希釈空気流量制御装置が前記内筒にそれぞれ導入する希釈空気の流量を個別に調節するステップ
とを備えた
ガスタービンエンジンシステムの動作方法。
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