JP4054393B2

JP4054393B2 - Gas turbine engine ignition system

Info

Publication number: JP4054393B2
Application number: JP23419696A
Authority: JP
Inventors: 潔井川; 善征野村
Original assignee: 株式会社アイ・エイチ・アイ・エアロスペース
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2016-09-04
Also published as: JPH1077946A

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の点火装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンの点火装置として、表面が熱面となるグロープラグを燃焼器に臨ませ、燃料に着火するものがある(特開平２−２３８１３４号公報、参照)。
【０００３】
従来、この種のガスタービンエンジンの点火装置として、例えばグロープラグが着火温度に達するまでの予熱時間を定めておき、予熱終了後にグロープラグの電源入力を周期的にＯＮ・ＯＦＦするＰＷＭ制御を行い、グロープラグの表面温度を一定に保つものがある。
【０００４】
また、本出願人により特願平６−３３６６４号として、既に提案されているものは、グロープラグに通電する前にバッテリの初期電圧を検出し、グロープラグへの通電時間を補正して、グロープラグの表面温度を一定に保つようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のガスタービンエンジンの点火装置にあっては、バッテリの放電特性は、バッテリの種類、容量、温度等によって異なり、バッテリ初期電圧に対してグロープラグに通電中のバッテリ電圧が大幅に下降して、グロープラグの表面温度が着火温度に達しなかったり、あるいはグロープラグに通電中のバッテリ電圧があまり下降せず、グロープラグが過熱される可能性がある。
【０００６】
例えば、グロープラグを通電するバッテリとしてＮｉＣｄ蓄電池を使用した場合、十分な放電をせずに充電を繰り返すと、容量が減少し、グロープラグの表面温度が着火温度に達しなくなる可能性がある。
【０００７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ガスタービンエンジンの点火装置において、バッテリの放電特性に対応してグロープラグの表面温度を一定に保つようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のガスタービンエンジンの点火装置は、図１０に示すように、内部で燃料を燃焼させて加圧空気を加熱して高温ガスをつくる燃焼器１７と、燃焼器１７に臨み始動時に通電して加熱されるグロープラグ１２と、グロープラグ１２に供給される電力を蓄えるバッテリ１３と、始動時にグロープラグ１２を通電する通電手段２１とを備えるガスタービンエンジンの点火装置において、グロープラグ１２に電力を供給する前の無負荷時のバッテリ電圧をバッテリ初期電圧として検出する無負荷時のバッテリ電圧検出手段２２と、グロープラグ１２を通電している間のバッテリ電圧の平均値をグロープラグ通電中の電圧平均値としてを検出する負荷時のバッテリ電圧検出手段２３と、検出された負荷時におけるバッテリ１２の降下電圧をバッテリ初期電圧とグロープラグ通電中の電圧平均値の差として算出する降下電圧算出手段２４と、バッテリ初期電圧と算出された降下電圧とに応じてグロープラグ１２を通電する時間を補正する通電時間補正手段２５とを備える。
【０００９】
請求項２に記載のガスタービンエンジンの点火装置は、請求項１に記載の発明において、前記通電手段は予熱時にグロープラグを周期的に通電する構成とし、前記通電時間補正手段は算出された降下電圧が高くなるのにしたがって予熱時にグロープラグの通電回数を増やす構成とする。
【００１０】
請求項３に記載のガスタービンエンジンの点火装置は、請求項１に記載の発明において、前記通電手段は予熱時にグロープラグを継続して通電する構成とし、前記通電時間補正手段は算出された降下電圧が高くなるのにしたがって予熱時にグロープラグの通電継続時間を長くする構成とする。
【００１１】
請求項４に記載のガスタービンエンジンの点火装置は、請求項１に記載の発明において、前記通電手段は予熱終了後にグロープラグを周期的に通電する構成とし、前記通電時間補正手段は算出された降下電圧が高くなるのにしたがって予熱終了後の通電時間を長くする構成とする。
【００１２】
請求項５に記載のガスタービンエンジンの点火装置は、請求項１に記載の発明において、前記通電手段は予熱終了後にグロープラグを周期的に通電する構成とし、前記通電時間補正手段は算出された降下電圧が高くなるのにしたがって予熱終了後の通電周期を短くする構成とする。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に記載のガスタービンエンジンの点火装置によれば、負荷時におけるバッテリ１３の降下電圧を算出し、算出された降下電圧に応じてグロープラグ１２を通電する時間を補正するため、バッテリ１３の放電特性に対応してグロープラグ１２の表面温度を一定に保つことができ、燃料の着火が確実に行われ、始動性の向上がはかれる。また、グロープラグ１２を過熱することが防止され、グロープラグ１２に要求される耐熱性を低下させて製品のコストダウンがはかれる。
【００１４】
請求項２に記載のガスタービンエンジンの点火装置によれば、予熱時にグロープラグを周期的に通電し、負荷時におけるバッテリの降下電圧が高くなるのにしたがって予熱時にグロープラグの通電回数を増やすため、バッテリの放電特性に対応してグロープラグの表面温度を着火温度まで上昇させられ、始動性の向上がはかれる。
【００１５】
請求項３に記載のガスタービンエンジンの点火装置によれば、予熱時にグロープラグを継続して通電し、負荷時におけるバッテリの降下電圧が高くなるのにしたがって予熱時にグロープラグの通電継続時間を長くするため、バッテリの放電特性に対応してグロープラグの表面温度を着火温度まで上昇させられ、始動性の向上がはかれる。
【００１６】
請求項４に記載のガスタービンエンジンの点火装置によれば、予熱終了後にグロープラグを周期的に通電し、負荷時におけるバッテリの降下電圧が高くなるのにしたがって予熱終了後の通電時間を長くするため、バッテリの放電特性に対応してグロープラグの表面温度を着火温度に保つことができ、始動性の向上がはかれる。
【００１７】
請求項５に記載のガスタービンエンジンの点火装置によれば、予熱終了後にグロープラグを周期的に通電し、負荷時におけるバッテリの降下電圧が高くなるのにしたがって予熱終了後の通電周期を短くするため、バッテリの放電特性に対応してグロープラグの表面温度を着火温度に保つことができ、始動性の向上がはかれる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、ガスタービンエンジン１は、大気を吸入して必要な圧力まで圧縮するコンプレッサ９と、内部で燃料を燃焼させこのコンプレッサ９から送られる圧縮空気を加熱して高温ガスをつくる燃焼器７と、燃焼器７から出た燃焼ガスのもつエネルギーを機械的な仕事に変換するタービン１０とから基本的に構成される。
【００２０】
燃焼器７に送られる燃料供給量を調整するため、燃料噴射手段８が設けられる。燃料噴射手段８によって調整される燃料噴射量は、コントローラ４からの指令によって制御される。
【００２１】
ガスタービンエンジン１を始動するため、コンプレッサ９およびタービン１０の回転軸にスタータモータ５が連結されるとともに、表面が熱面となるグロープラグを燃焼器の臨ませ、燃料に着火するようになっている。
【００２２】
グロープラグ２にはバッテリ３からの電流がプラグ通電手段６を介して導かれる。プラグ通電手段６は電流を断続するスイッチング回路により構成され、グロープラグ２の電源入力をコントローラ４からの指令によって周期的にＯＮ・ＯＦＦするＰＷＭ制御が行われる。プラグ通電手段６のＯＮデューティーが１００％のときは、バッテリ３の電圧がそのままグロープラグ２に導かれ、ＯＮデューティーが小さくなるほどグロープラグ２に導かれる電圧が小さくなる。
【００２３】
コントローラ４は、ガスタービンエンジン１の始動時にプラグ通電手段６に所定のＯＮデューティー信号を出力して、グロープラグ２の表面が所定の着火温度に達するまで予熱する。そして、予熱終了後にＯＮデューティーを減らして、グロープラグ２の表面温度を一定に保つ制御を行う。
【００２４】
グロープラグ２の予熱終了後に燃料噴射手段８から燃焼器７に噴射された燃料は、グロープラグ２の熱面に触れて着火し燃焼する。
【００２５】
しかし、グロープラグ２の予熱時間とグロープラグ２の表面温度を一定に保つためのＯＮデューティーが一定の条件で設定されていると、グロープラグ２の表面温度が所定の着火温度に達することができなかったり、あるいはグロープラグ２の表面温度が十分に高くなっているのに通電が行われ、グロープラグ２を過熱する可能性がある。
【００２６】
本発明はこれに対処して、コントローラ４によりバッテリ３の電圧を検出し、検出された負荷時におけるバッテリ２の降下電圧を算出し、算出された降下電圧に応じてグロープラグ２を通電する時間を補正する制御を行う。
【００２７】
図２のフローチャートは上記グロープラグ２の通電を制御するルーチンを示しており、コントローラ４において一定周期毎に実行される。
【００２８】
これについて説明すると、まずステップ１にて、スタータモータ５およびグロープラグ２等に電力を供給する前の無負荷時におけるバッテリ電圧を読込み、これをバッテリ初期電圧としてメモリに記録する。
【００２９】
続いてステップ２に進んで、スタータモータ５を駆動し、規定された回転数に保つ。
【００３０】
続いてステップ３に進んで、グロープラグ２の予熱を開始する。このときプラグ通電手段６に対するＰＷＭ制御は、例えば０．２ｓｅｃ周期で６０ｍｓｅｃだけＯＮとする。その際の１サイクル（０．２ｓｅｃ）を通電回数１回としてカウントする。
【００３１】
続いてステップ４とステップ５に進んで、通電回数が規定の例えば１０回に達するまでの予熱時に、グロープラグ２を通電している負荷時におけるバッテリ電圧をメモリに記録する。
【００３２】
通電回数が規定の１０回に達すると、ステップ６に進んで、記録したバッテリ電圧の平均値を算出する。算出された値をプラグ通電中の電圧平均値としてメモリに記録する。
【００３３】
続いてステップ７に進んで、プラグ通電中の電圧平均値が規定の例えば１８Ｖ以上かどうかを判定する。
【００３４】
ここで、プラグ通電中の電圧平均値が規定の１８Ｖ未満であると判定された場合、バッテリ３の容量不足と判断し、ステップ１６に進んで、グロープラグ２の通電を停止した後、図示しない異常処理ルーチンへと移行する。
【００３５】
一方、電圧平均値が規定の１８Ｖ以上であると判定された場合、ステップ８に進んで、バッテリ初期電圧とプラグ通電中の電圧平均値の差を算出し、この値をプラグ通電時の降下電圧としてメモリに記録する。
【００３６】
続いてステップ９に進んで、図３に示すマップに基づいてプラグ通電時の降下電圧に応じて予熱時のプラグ通電回数を検索して求める。このマップにおいて、プラグ通電時の降下電圧が高くなるのにしたがって、予熱時のプラグ通電回数が増え、予熱時間が長くなるように設定されている。
【００３７】
さらに、ステップ９にて、図４に示すマップに基づいてプラグ通電回数に応じて予熱終了後のプラグ通電時間を検索して求める。このマップにおいて、プラグ通電回数が増えるのにしたがって、予熱終了後のプラグ通電時間が長くなるように設定されている。すなわち、予熱終了後はプラグ通電周期を一定としたまま、プラグ通電時の降下電圧が高くなるのにしたがってプラグ通電時間が長くなるように設定されている。
【００３８】
なお、ステップ９における処理が、本発明の通電時間補正手段を構成している。
【００３９】
続いてステップ１０に進んで、グロープラグ２の通電を再開し、１１回目の通電を行う。したがって、ステップ６からステップ９で行われる処理は、通電回数１０回目と１１回目の間（０．２ｓｅｃ−０．０６ｓｅｃ＝０．１４ｓｅｃ）に行う必要がある。
【００４０】
続いてステップ１１に進んで、ステップ９にて求められたプラグ通電回数に達したことが判定されると、グロープラグ２の通電を停止し、予熱を終了する。
【００４１】
続いてステップ１２に進んで、燃料噴射手段８から燃焼器７への燃料噴射を始める。
【００４２】
続いてステップ１３に進んで、ステップ９にて求められたプラグ通電時間をＯＮデューティーとして、グロープラグ２を通電する。
【００４３】
続いてステップ１４に進んで、燃焼器７に噴射される燃料が着火したかどうかを判定する。ここで着火したことが判定されると、ステップ１５に進んで、グロープラグ２への通電を停止し、本ルーチンを終了する。
【００４４】
図５は上記した制御例を示すタイミングチャートである。コントローラ４は、ガスタービンエンジン１の始動時にプラグ通電手段６に所定のＯＮデューティー信号を出力して、グロープラグ２の表面が所定の着火温度に達するまで予熱する。予熱終了後にＯＮデューティーを減らして、グロープラグ２の表面温度を一定に保つ。
【００４５】
図５において、バッテリ初期電圧に対して電圧平均値は、スタータモータ５およびグロープラグ２への通電のため、一旦下降した後に次第に上昇している。バッテリ３の放電特性は、バッテリ３の種類、容量、温度等によって異なる。
【００４６】
これに対処して、無負荷時とプラグ通電時におけるバッテリ２の降下電圧に基づいて、予熱時間（プラグ通電回数）を補正するとともに、予熱終了後にプラグ通電時間を補正するため、バッテリ３の放電特性に対応してグロープラグ２の表面温度を一定に保つことができ、燃料の着火が確実に行われ、始動性の向上がはかれる。また、グロープラグ２を過熱することが防止され、グロープラグ２に要求される耐熱性を低下させて製品のコストダウンがはかれる。
【００４７】
次に、他の実施形態として、図６に示すフローチャートはグロープラグ２の予熱時における制御ルーチンを示しており、コントローラ４において一定周期毎に実行される。
【００４８】
これについて説明すると、まずステップ１とステップ２にて、グロープラグ２の予熱を開始する。このときプラグ通電手段６のＯＮデューティーを１００％とし、規定時間に達するまでグロープラグ２の通電を継続する。これにより、グロープラグ２の抵抗が大きくなっても、予熱時間が長くなることが抑えられる。
【００４９】
規定時間に達するまでグロープラグ２の通電を継続した後、ステップ３に進んで、グロープラグ２を通電している負荷時におけるバッテリ電圧をメモリに記録する。なお、負荷時におけるバッテリ電圧として、通電中のバッテリ電圧を所定の周期でサンプリングし、その平均値を算出してもよい。
【００５０】
続いてステップ４に進んで、プラグ通電中の電圧平均値が規定の１８Ｖ以上かどうかを判定する。
【００５１】
ここで、プラグ通電中の電圧平均値が規定の１８Ｖ未満であると判定された場合、バッテリ３の容量不足と判断し、ステップ８に進んで、グロープラグ２の通電を停止した後、図示しない異常処理ルーチンへと移行する。
【００５２】
一方、電圧平均値が規定の１８Ｖ以上であると判定された場合、ステップ５に進んで、バッテリ初期電圧とプラグ通電中の電圧の差を算出し、この値をプラグ通電時の降下電圧としてメモリに記録する。
【００５３】
続いてステップ６に進んで、図８に示すマップに基づいてプラグ通電時の降下電圧に応じて予熱時のプラグ通電時間を検索して求める。このマップにおいて、プラグ通電時の降下電圧が高くなるのにしたがって、予熱時のプラグ通電時間が長くなるように設定されている。
【００５４】
なお、このステップ６における処理が、本発明の通電時間補正手段を構成している。
【００５５】
続いてステップ７に進んで、ステップ６にて求められたプラグ通電時間に達したことが判定されると、グロープラグ２の通電を停止し、予熱を終了する。
【００５６】
図７に示すフローチャートはグロープラグ２の予熱終了後における制御ルーチンを示しており、コントローラ４において一定周期毎に実行される。
【００５７】
これについて説明すると、まずステップ１にて、図９に示すマップに基づいて予熱時のプラグ通電時間に応じて予熱終了後のプラグ通電周期を検索して求める。このマップにおいて、予熱時のプラグ通電時間が増えるのにしたがって、予熱終了後のプラグ通電周期が短くなるように設定されている。すなわち、予熱終了後はプラグ通電時間を一定としたまま、プラグ通電時の降下電圧が高くなるのにしたがってプラグ通電周期が短くなるように設定されている。
【００５８】
なお、このステップ１における処理が、本発明の通電時間補正手段を構成している。
【００５９】
続いてステップ２に進んで、燃料噴射手段８から燃焼器７への燃料噴射を始める。
【００６０】
続いてステップ３に進んで、ステップ１にて求められたプラグ通電周期で６０ｍｓｅｃだけＯＮとするＰＷＭ制御を行う。
【００６１】
続いてステップ４に進んで、燃焼器７に噴射される燃料が着火したかどうかを判定する。ここで着火したことが判定されると、ステップ５に進んで、グロープラグ２への通電を停止し、本ルーチンを終了する。
【００６２】
この実施形態でも、無負荷時とプラグ通電時におけるバッテリ２の降下電圧に基づいて、予熱時間を補正するとともに、予熱終了後にプラグ通電時間を補正するため、バッテリ３の放電特性に対応してグロープラグ２の表面温度を一定に保つことができ、燃料の着火が確実に行われ、始動性の向上がはかれる。また、グロープラグ２を過熱することが防止され、グロープラグ２に要求される耐熱性を低下させて製品のコストダウンがはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すシステム図。
【図２】同じく制御内容を示すフローチャート。
【図３】同じくバッテリ初期電圧およびプラグ通電時の降下電圧とプラグ通電回数の関係を設定したマップ。
【図４】同じくプラグ通電回数と予熱終了後のプラグ通電時間の関係を設定したマップ。
【図５】同じく制御例を示すタイミングチャート。
【図６】他の実施形態における制御内容を示すフローチャート。
【図７】同じく制御内容を示すフローチャート。
【図８】同じくバッテリ初期電圧およびプラグ通電時の降下電圧とプラグ通電回数の関係を設定したマップ。
【図９】同じくプラグ通電回数と予熱終了後のプラグ通電周期の関係を設定したマップ。
【図１０】請求項１に記載の発明を示すクレーム対応図。
【符号の説明】
１ガスタービンエンジン
２グロープラグ
３バッテリ
４コントローラ
５スタータモータ
６グロープラグ通電手段
７燃焼器
８燃料噴射手段
９コンプレッサ
１０タービン
１２グロープラグ
１３バッテリ
１７燃焼器
２１通電手段
２２無負荷時のバッテリ電圧検出手段
２３負荷時のバッテリ電圧検出手段
２４降下電圧検出手段
２５通電時間補正手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in an ignition device for a gas turbine engine.
[0002]
[Prior art]
As an ignition device for a gas turbine engine, there is one that ignites fuel by causing a glow plug whose surface is a hot surface to face a combustor (see JP-A-2-238134).
[0003]
Conventionally, as an ignition device for this type of gas turbine engine, for example, a preheating time until the glow plug reaches an ignition temperature is determined, and PWM control is performed to periodically turn on and off the glow plug power input after the preheating is completed. There is one that keeps the surface temperature of the glow plug constant.
[0004]
Japanese Patent Application No. 6-33664 already proposed by the present applicant detects the initial voltage of the battery before energizing the glow plug, corrects the energization time to the glow plug, and corrects the glow plug. The surface temperature of the plug is kept constant.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional gas turbine engine ignition device, the discharge characteristics of the battery vary depending on the type, capacity, temperature, etc. of the battery, and the battery voltage being energized in the glow plug with respect to the battery initial voltage is different. There is a possibility that the surface temperature of the glow plug does not reach the ignition temperature, or the battery voltage that is energized to the glow plug does not drop so much that the glow plug is overheated.
[0006]
For example, when a NiCd storage battery is used as a battery for energizing the glow plug, if charging is repeated without sufficient discharge, the capacity decreases and the surface temperature of the glow plug may not reach the ignition temperature.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to keep the surface temperature of a glow plug constant in accordance with the discharge characteristics of a battery in an ignition device for a gas turbine engine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The ignition device for a gas turbine engine according to claim 1, as shown in FIG. 10, combustor 17 that combusts fuel inside and heats pressurized air to produce high-temperature gas, and starts up facing combustor 17. the glow plug 12 is heated during energization to a battery 13 which stores electric power supplied to the glow plug 12, the ignition device for a gas turbine engine and a conductive member 21 for energizing the glow plug 12 during starting, glow plugs No-load battery voltage detection means 22 that detects the battery voltage at no load before supplying power to the battery 12 as the battery initial voltage, and the average value of the battery voltage while the glow plug 12 is energized is the glow plug a battery voltage detection means 23 when a load detecting a as a voltage mean value during energization, the detected voltage drop of the battery 12 at the time of load A voltage drop calculation unit 24 for calculating a difference between the average voltage of the battery initial voltage and the glow plug during energization, energization time correction for correcting the time of energization of the glow plug 12 in accordance with the voltage drop and the calculated battery initial voltage Means 25.
[0009]
A gas turbine engine ignition device according to a second aspect is the invention according to the first aspect, wherein the energization means periodically energizes the glow plug during preheating, and the energization time correction means calculates the descent. As the voltage increases, the glow plug is energized more times during preheating.
[0010]
A gas turbine engine ignition device according to a third aspect is the invention according to the first aspect, wherein the energization means continuously energizes the glow plug during preheating, and the energization time correction means calculates the calculated descent. As the voltage increases, the energization duration time of the glow plug is lengthened during preheating.
[0011]
The ignition device for a gas turbine engine according to claim 4 is the invention according to claim 1, wherein the energizing means periodically energizes the glow plug after completion of preheating, and the energizing time correcting means is calculated. The energization time after the end of preheating is increased as the voltage drop increases.
[0012]
The ignition device for a gas turbine engine according to claim 5 is the invention according to claim 1, wherein the energization means is configured to periodically energize the glow plug after completion of preheating, and the energization time correction means is calculated. The energization cycle after the end of preheating is shortened as the voltage drop increases.
[0013]
【The invention's effect】
According to the ignition device for a gas turbine engine according to claim 1, in order to calculate the voltage drop of the battery 13 at the time of load and correct the time for energizing the glow plug 12 according to the calculated voltage drop, the battery 13 Accordingly, the surface temperature of the glow plug 12 can be kept constant corresponding to the discharge characteristics, and the fuel is ignited reliably and the startability is improved. Further, overheating of the glow plug 12 is prevented, and the heat resistance required for the glow plug 12 is lowered, thereby reducing the cost of the product.
[0014]
According to the ignition device for a gas turbine engine according to claim 2, the glow plug is periodically energized during preheating, and the number of energizations of the glow plug is increased during preheating as the voltage drop of the battery at the time of load increases. Corresponding to the discharge characteristics of the battery, the surface temperature of the glow plug is raised to the ignition temperature, and the startability is improved.
[0015]
According to the ignition device for a gas turbine engine according to claim 3, the glow plug is continuously energized during preheating, and the energization duration time of the glow plug is increased during preheating as the voltage drop of the battery during load increases. Therefore, the surface temperature of the glow plug is raised to the ignition temperature corresponding to the discharge characteristics of the battery, and the startability is improved.
[0016]
According to the ignition device for a gas turbine engine according to claim 4, the glow plug is periodically energized after the end of preheating, and the energization time after the end of preheating is lengthened as the voltage drop of the battery at the time of load increases. Therefore, the surface temperature of the glow plug can be kept at the ignition temperature corresponding to the discharge characteristics of the battery, and the startability can be improved.
[0017]
According to the ignition device for a gas turbine engine according to claim 5, the glow plug is periodically energized after the end of preheating, and the energization period after the end of preheating is shortened as the voltage drop of the battery at the time of load increases. Therefore, the surface temperature of the glow plug can be kept at the ignition temperature corresponding to the discharge characteristics of the battery, and the startability can be improved.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0019]
As shown in FIG. 1, the gas turbine engine 1 generates a high-temperature gas by heating the compressed air sent from the compressor 9 by combusting fuel inside the compressor 9 that sucks the atmosphere and compresses it to a required pressure. It is basically composed of a combustor 7 and a turbine 10 that converts the energy of combustion gas emitted from the combustor 7 into mechanical work.
[0020]
In order to adjust the amount of fuel supplied to the combustor 7, fuel injection means 8 is provided. The fuel injection amount adjusted by the fuel injection means 8 is controlled by a command from the controller 4.
[0021]
In order to start the gas turbine engine 1, the starter motor 5 is connected to the rotating shafts of the compressor 9 and the turbine 10, and a glow plug whose surface is a hot surface is exposed to the combustor to ignite the fuel. Yes.
[0022]
A current from the battery 3 is guided to the glow plug 2 via the plug energizing means 6. The plug energizing means 6 is constituted by a switching circuit for intermittently supplying current, and PWM control for periodically turning on / off the power input of the glow plug 2 according to a command from the controller 4 is performed. When the ON duty of the plug energizing means 6 is 100%, the voltage of the battery 3 is guided to the glow plug 2 as it is, and the voltage guided to the glow plug 2 decreases as the ON duty decreases.
[0023]
The controller 4 outputs a predetermined ON duty signal to the plug energizing means 6 when the gas turbine engine 1 is started, and preheats until the surface of the glow plug 2 reaches a predetermined ignition temperature. Then, after the preheating is finished, the ON duty is reduced to perform control to keep the surface temperature of the glow plug 2 constant.
[0024]
The fuel injected from the fuel injection means 8 to the combustor 7 after the preheating of the glow plug 2 is brought into contact with the hot surface of the glow plug 2 to ignite and burn.
[0025]
However, if the preheating time of the glow plug 2 and the ON duty for keeping the surface temperature of the glow plug 2 constant are set under constant conditions, the surface temperature of the glow plug 2 can reach a predetermined ignition temperature. Otherwise, there is a possibility that the glow plug 2 may be overheated by energization even when the surface temperature of the glow plug 2 is sufficiently high.
[0026]
In response to this, the present invention detects the voltage of the battery 3 by the controller 4, calculates the voltage drop of the battery 2 at the detected load, and energizes the glow plug 2 in accordance with the calculated voltage drop The control which corrects is performed.
[0027]
The flowchart of FIG. 2 shows a routine for controlling the energization of the glow plug 2 and is executed by the controller 4 at regular intervals.
[0028]
This will be described. First, in step 1, the battery voltage at the time of no load before supplying power to the starter motor 5, the glow plug 2, etc. is read and recorded in the memory as the battery initial voltage.
[0029]
Then, it progresses to step 2, the starter motor 5 is driven, and it maintains at the rotation speed prescribed | regulated.
[0030]
Subsequently, the routine proceeds to step 3 where preheating of the glow plug 2 is started. At this time, the PWM control for the plug energizing means 6 is turned ON for 60 msec at a cycle of 0.2 sec, for example. One cycle (0.2 sec) at that time is counted as one energization.
[0031]
Subsequently, the process proceeds to step 4 and step 5, and the battery voltage at the time of the load in which the glow plug 2 is energized is recorded in the memory at the time of preheating until the number of energizations reaches, for example, 10 times.
[0032]
When the number of energizations reaches the specified 10 times, the process proceeds to step 6 to calculate the average value of the recorded battery voltages. The calculated value is recorded in the memory as a voltage average value during plug energization.
[0033]
Subsequently, the routine proceeds to step 7, where it is determined whether or not the average voltage value during plug energization is a specified value, for example, 18V or more.
[0034]
Here, if it is determined that the average voltage during plug energization is less than the prescribed 18 V, it is determined that the capacity of the battery 3 is insufficient, and the process proceeds to step 16 to stop energization of the glow plug 2 and is not shown. Transition to the error handling routine.
[0035]
On the other hand, if it is determined that the voltage average value is equal to or higher than the specified 18 V, the process proceeds to step 8 to calculate the difference between the battery initial voltage and the voltage average value during plug energization, and this value is the voltage drop during plug energization. As memory.
[0036]
Subsequently, the routine proceeds to step 9 where the number of plug energization times during preheating is searched and obtained according to the voltage drop during plug energization based on the map shown in FIG. In this map, as the voltage drop during plug energization increases, the number of plug energizations during preheating increases and the preheating time becomes longer.
[0037]
Further, in step 9, the plug energization time after the end of preheating is retrieved and obtained according to the number of plug energizations based on the map shown in FIG. In this map, the plug energization time after the end of preheating is set longer as the plug energization frequency increases. That is, the plug energization time is set longer as the voltage drop during plug energization increases with the plug energization period kept constant after preheating.
[0038]
Note that the processing in step 9 constitutes the energization time correction means of the present invention.
[0039]
Then, it progresses to step 10 and the energization of the glow plug 2 is restarted and the eleventh energization is performed. Therefore, the processing performed from step 6 to step 9 needs to be performed between the tenth and eleventh energization times (0.2 sec-0.06 sec = 0.14 sec).
[0040]
Subsequently, the routine proceeds to step 11, and when it is determined that the number of plug energizations obtained in step 9 has been reached, the energization of the glow plug 2 is stopped and the preheating is terminated.
[0041]
Subsequently, the routine proceeds to step 12 where fuel injection from the fuel injection means 8 to the combustor 7 is started.
[0042]
Subsequently, the process proceeds to step 13 where the glow plug 2 is energized with the plug energization time obtained in step 9 as the ON duty.
[0043]
Then, it progresses to step 14 and it is determined whether the fuel injected into the combustor 7 has ignited. If it is determined that ignition has occurred, the process proceeds to step 15 to stop energization of the glow plug 2 and the routine is terminated.
[0044]
FIG. 5 is a timing chart showing the above-described control example. The controller 4 outputs a predetermined ON duty signal to the plug energizing means 6 when the gas turbine engine 1 is started, and preheats until the surface of the glow plug 2 reaches a predetermined ignition temperature. After the preheating is completed, the ON duty is reduced to keep the surface temperature of the glow plug 2 constant.
[0045]
In FIG. 5, the voltage average value with respect to the battery initial voltage gradually rises after being lowered due to energization of the starter motor 5 and the glow plug 2. The discharge characteristics of the battery 3 vary depending on the type, capacity, temperature, and the like of the battery 3.
[0046]
In response to this, in order to correct the preheating time (the number of plug energization times) based on the voltage drop of the battery 2 at the time of no load and at the time of plug energization, Corresponding to the characteristics, the surface temperature of the glow plug 2 can be kept constant, the fuel is reliably ignited, and the startability is improved. Further, overheating of the glow plug 2 is prevented, and the heat resistance required for the glow plug 2 is lowered, thereby reducing the cost of the product.
[0047]
Next, as another embodiment, the flowchart shown in FIG. 6 shows a control routine when the glow plug 2 is preheated, and is executed by the controller 4 at regular intervals.
[0048]
This will be explained. First, in steps 1 and 2, preheating of the glow plug 2 is started. At this time, the ON duty of the plug energizing means 6 is set to 100%, and energization of the glow plug 2 is continued until the specified time is reached. Thereby, even if the resistance of the glow plug 2 is increased, it is possible to suppress an increase in the preheating time.
[0049]
After the energization of the glow plug 2 is continued until the specified time is reached, the process proceeds to step 3 where the battery voltage at the time of the load energizing the glow plug 2 is recorded in the memory. In addition, as the battery voltage at the time of load, the battery voltage during energization may be sampled at a predetermined period, and the average value may be calculated.
[0050]
Then, it progresses to step 4, and it is determined whether the voltage average value during plug energization is 18V or more of regulation.
[0051]
Here, when it is determined that the average voltage value during energization of the plug is less than the prescribed 18 V, it is determined that the capacity of the battery 3 is insufficient, and the process proceeds to Step 8 to stop energization of the glow plug 2 and is not illustrated. Transition to the error handling routine.
[0052]
On the other hand, if it is determined that the voltage average value is equal to or higher than the prescribed 18V, the process proceeds to step 5 to calculate the difference between the battery initial voltage and the voltage during plug energization, and this value is stored as a voltage drop during plug energization. To record.
[0053]
Subsequently, the routine proceeds to step 6 where the plug energizing time during preheating is retrieved and obtained according to the voltage drop during plug energization based on the map shown in FIG. In this map, the plug energization time during preheating is set longer as the voltage drop during energization of the plug increases.
[0054]
Note that the processing in step 6 constitutes the energization time correction means of the present invention.
[0055]
Subsequently, the routine proceeds to step 7, and when it is determined that the plug energization time obtained in step 6 has been reached, the energization of the glow plug 2 is stopped and the preheating is terminated.
[0056]
The flowchart shown in FIG. 7 shows a control routine after the preheating of the glow plug 2 is completed, and is executed by the controller 4 at regular intervals.
[0057]
This will be described. First, in step 1, the plug energization cycle after the end of preheating is retrieved and obtained according to the plug energization time during preheating based on the map shown in FIG. In this map, the plug energization cycle after preheating is set to be shorter as the plug energization time during preheating increases. That is, the plug energization period is set to be shortened as the voltage drop during plug energization increases with the plug energization time kept constant after preheating.
[0058]
Note that the processing in step 1 constitutes the energization time correction means of the present invention.
[0059]
Subsequently, the routine proceeds to step 2 where fuel injection from the fuel injection means 8 to the combustor 7 is started.
[0060]
Subsequently, the process proceeds to step 3 where PWM control is performed so that the plug energization period obtained in step 1 is turned ON for 60 msec.
[0061]
Then, it progresses to step 4 and it is determined whether the fuel injected into the combustor 7 has ignited. If it is determined that ignition has occurred, the routine proceeds to step 5 where the energization of the glow plug 2 is stopped and this routine is terminated.
[0062]
Also in this embodiment, the preheating time is corrected based on the voltage drop of the battery 2 at the time of no load and at the time of plug energization, and the plug energization time is corrected after the end of preheating. The surface temperature of the plug 2 can be kept constant, the fuel is reliably ignited, and the startability is improved. Further, overheating of the glow plug 2 is prevented, and the heat resistance required for the glow plug 2 is lowered, thereby reducing the cost of the product.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the same control content.
FIG. 3 is a map in which a relationship between a battery initial voltage, a voltage drop during plug energization, and the number of plug energizations is set.
FIG. 4 is a map in which the relationship between the number of plug energizations and the plug energization time after the end of preheating is set.
FIG. 5 is a timing chart showing a control example.
FIG. 6 is a flowchart showing the contents of control in another embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing the same control content.
FIG. 8 is a map in which the relationship between the battery initial voltage, the voltage drop during plug energization and the number of plug energizations is set.
FIG. 9 is a map in which the relationship between the number of plug energizations and the plug energization cycle after preheating is set.
FIG. 10 is a claim correspondence diagram showing the invention according to claim 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine engine 2 Glow plug 3 Battery 4 Controller 5 Starter motor 6 Glow plug energization means 7 Combustor 8 Fuel injection means 9 Compressor 10 Turbine 12 Glow plug 13 Battery 17 Combustor 21 Energization means 22 Battery voltage detection means at no load 23 Battery voltage detection means 24 under load 24 Drop voltage detection means 25 Energizing time correction means

Claims

A combustor that burns fuel inside and heats pressurized air to create high-temperature gas; a glow plug that is energized and heated at the start of the combustor; a battery that stores power supplied to the glow plug; In a gas turbine engine ignition device comprising an energization means for energizing a glow plug at the time of start-up, a battery voltage detection at no load for detecting an unloaded battery voltage before supplying power to the glow plug as a battery initial voltage battery means, and the battery voltage detecting means when the load is detected as a voltage average value in the glow plug electrification an average value of the battery voltage during the energization of the glow plug, the battery voltage drop during detected load a voltage drop calculating means for calculating a difference between the average voltage value of the initial voltage and the glow plug being energized, descending was calculated to be the battery initial voltage Voltage and an ignition device for a gas turbine engine, comprising the, and energization time correcting means for correcting the time of energization of the glow plug according to.

The energization means is configured to periodically energize the glow plug during preheating, and the energization time correction means is configured to increase the number of energization times of the glow plug during preheating as the calculated voltage drop increases. The ignition device for a gas turbine engine according to claim 1.

The energization means is configured to continuously energize the glow plug during preheating, and the energization time correction means is configured to increase the energization duration of the glow plug during preheating as the calculated voltage drop increases. The ignition device for a gas turbine engine according to claim 1, wherein the ignition device is a gas turbine engine.

The energizing means is configured to periodically energize the glow plug after the end of preheating, and the energizing time correcting means is configured to increase the energizing time after the end of preheating as the calculated voltage drop increases. The gas turbine engine ignition device according to claim 1.

The energization means is configured to periodically energize the glow plug after the end of preheating, and the energization time correction means is configured to shorten the energization period after the end of preheating as the calculated voltage drop increases. The gas turbine engine ignition device according to claim 1.