JPH06159100A - ガスタービンエンジンの制御方法 - Google Patents
ガスタービンエンジンの制御方法Info
- Publication number
- JPH06159100A JPH06159100A JP31029392A JP31029392A JPH06159100A JP H06159100 A JPH06159100 A JP H06159100A JP 31029392 A JP31029392 A JP 31029392A JP 31029392 A JP31029392 A JP 31029392A JP H06159100 A JPH06159100 A JP H06159100A
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- JP
- Japan
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- compressor
- angle
- impeller
- vane
- turbine engine
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- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスタービンエンジンの減速性を改善する。
【構成】 圧縮機のディフューザにその角度を可変とす
る出口ベーンとを備えるガスタービンエンジンにおい
て、減速要求時に出口ベーンを所定のチョーク流量が得
られる角度に保持する。
る出口ベーンとを備えるガスタービンエンジンにおい
て、減速要求時に出口ベーンを所定のチョーク流量が得
られる角度に保持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンエンジン
の制御方法に関するものである。
の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車用ガスタービンエンジンは、広い
運転領域をもっており、制動性能を高めたいという要求
がある。
運転領域をもっており、制動性能を高めたいという要求
がある。
【０００３】従来の自動車用ガスタービンエンジンの出
力制御方法として、例えば特開昭５２−３９１１号公報
に開示されているものは、圧縮機の入口に配設される入
口ベーンと、圧縮機の羽根車より下流側のディフューザ
に配設される出口ベーンとを備え、エンジン出力要求が
所定値以上の運転状態で入口ベーンと出口ベーンの開口
面積をエンジン出力要求に応じて増加させる一方、エン
ジンの減速要求時に入口ベーンと出口ベーンの両方を最
小面積に保持するように制御される。
力制御方法として、例えば特開昭５２−３９１１号公報
に開示されているものは、圧縮機の入口に配設される入
口ベーンと、圧縮機の羽根車より下流側のディフューザ
に配設される出口ベーンとを備え、エンジン出力要求が
所定値以上の運転状態で入口ベーンと出口ベーンの開口
面積をエンジン出力要求に応じて増加させる一方、エン
ジンの減速要求時に入口ベーンと出口ベーンの両方を最
小面積に保持するように制御される。
【０００４】
【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出力制御方法にあっ
ては、減速時にアクセル開度に応じて圧縮機の入口側お
よび出口側の面積を絞る制御を行っていたため、十分な
制動が得れないという問題点があった。
うな従来のガスタービンエンジンの出力制御方法にあっ
ては、減速時にアクセル開度に応じて圧縮機の入口側お
よび出口側の面積を絞る制御を行っていたため、十分な
制動が得れないという問題点があった。
【０００５】本発明は上記の問題点に着目し、ガスター
ビンエンジンの制動性を改善することを目的とする。
ビンエンジンの制動性を改善することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第一の発明は、吸入空気
を圧縮する圧縮機と、燃料を圧縮空気と共に燃焼させる
燃焼器と、この燃焼ガスによって駆動され圧縮機を回転
させるタービンと、羽根車より下流側のディフューザに
配設されその角度を可変とする出口ベーンとを備えるガ
スタービンエンジンの制御方法において、減速要求時に
出口ベーンを所定のチョーク流量が得られる角度に保持
する。
を圧縮する圧縮機と、燃料を圧縮空気と共に燃焼させる
燃焼器と、この燃焼ガスによって駆動され圧縮機を回転
させるタービンと、羽根車より下流側のディフューザに
配設されその角度を可変とする出口ベーンとを備えるガ
スタービンエンジンの制御方法において、減速要求時に
出口ベーンを所定のチョーク流量が得られる角度に保持
する。
【０００７】第二の発明は、吸入空気を圧縮する圧縮機
と、燃料を圧縮空気と共に燃焼させる燃焼器と、この燃
焼ガスによって駆動され圧縮機を回転させるタービン
と、圧縮機の入口でその角度を可変とする入口ベーンと
を備えるガスタービンエンジンにおいて、減速要求時に
入口ベーンを圧縮機の羽根車に流入する吸気に逆方向旋
回を付与する角度に保持する。
と、燃料を圧縮空気と共に燃焼させる燃焼器と、この燃
焼ガスによって駆動され圧縮機を回転させるタービン
と、圧縮機の入口でその角度を可変とする入口ベーンと
を備えるガスタービンエンジンにおいて、減速要求時に
入口ベーンを圧縮機の羽根車に流入する吸気に逆方向旋
回を付与する角度に保持する。
【０００８】
【作用】第一の発明は、減速要求時に出口ベーンを所定
のチョーク流量が得られる角度に保持することにより、
圧縮機出口の圧力が低くなり、タービンの行う仕事が小
さくなるため、十分な制動性が得られる。
のチョーク流量が得られる角度に保持することにより、
圧縮機出口の圧力が低くなり、タービンの行う仕事が小
さくなるため、十分な制動性が得られる。
【０００９】第二の発明は、減速要求時に入口ベーンを
圧縮機の羽根車に流入する吸気に逆方向旋回を付与する
角度に保持することにより、圧縮機の羽根車を駆動する
馬力が増えて、十分な制動性が得られる。
圧縮機の羽根車に流入する吸気に逆方向旋回を付与する
角度に保持することにより、圧縮機の羽根車を駆動する
馬力が増えて、十分な制動性が得られる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００１１】図１に示すように、自動車用ガスタービン
エンジンは圧縮機１、タービン２、燃焼器３の基本コン
ポーネントから成り立つ。
エンジンは圧縮機１、タービン２、燃焼器３の基本コン
ポーネントから成り立つ。
【００１２】燃焼器３は燃料噴射弁４から噴射される燃
料を燃焼させ、圧縮機１から送り込まれる加圧空気を加
熱し、高温ガスをつくる。
料を燃焼させ、圧縮機１から送り込まれる加圧空気を加
熱し、高温ガスをつくる。
【００１３】タービン２は燃焼器３から出た高温ガスを
その羽根車５に流入させ、高温ガスの持つエネルギを機
械的仕事に変換する。
その羽根車５に流入させ、高温ガスの持つエネルギを機
械的仕事に変換する。
【００１４】圧縮機１はその内部に収装される羽根車６
がタービン２の羽根車６と同一回転軸に連結され、空気
をその回転軸方向から羽根車６の翼間流路に吸入し、半
径方向に流れの向きを変えながら遠心力により圧縮する
と同時に、ディフューザ７で相対速度を減少させること
によっても圧縮する。
がタービン２の羽根車６と同一回転軸に連結され、空気
をその回転軸方向から羽根車６の翼間流路に吸入し、半
径方向に流れの向きを変えながら遠心力により圧縮する
と同時に、ディフューザ７で相対速度を減少させること
によっても圧縮する。
【００１５】図２にも示すように、圧縮機１の羽根車６
より上流側の入口流路８には多数の入口ベーン９が配列
された可変案内翼機構が設けられ、各入口ベーン９の角
度により羽根車６に流入する吸気に予旋回を与えるよう
になっている。
より上流側の入口流路８には多数の入口ベーン９が配列
された可変案内翼機構が設けられ、各入口ベーン９の角
度により羽根車６に流入する吸気に予旋回を与えるよう
になっている。
【００１６】図３にも示すように、圧縮機１の羽根車６
より下流側のディフューザ７には多数の出口ベーン１０
が配列された可変ディフューザ機構が設けられ、各出口
ベーン１０の角度を変えることにより、スロート面積が
変わり、サージラインおよび作動範囲が変化するように
なっている。
より下流側のディフューザ７には多数の出口ベーン１０
が配列された可変ディフューザ機構が設けられ、各出口
ベーン１０の角度を変えることにより、スロート面積が
変わり、サージラインおよび作動範囲が変化するように
なっている。
【００１７】各可変入口ベーン９と各出口ベーン１０の
作動はリンク機構と油圧アクチュータを介してそれぞれ
行われ、各作動角度がロータリエンコーダによって検出
される。
作動はリンク機構と油圧アクチュータを介してそれぞれ
行われ、各作動角度がロータリエンコーダによって検出
される。
【００１８】ガスタービンエンジンの制御装置は、各種
運転状態の検出信号を入力して、各入口ベーン９と各出
口ベーン１０の角度および燃料噴射弁４から燃焼器３に
供給される燃料量を制御する。
運転状態の検出信号を入力して、各入口ベーン９と各出
口ベーン１０の角度および燃料噴射弁４から燃焼器３に
供給される燃料量を制御する。
【００１９】制御装置は、基本的にアクセル開度の検出
値に基づいて減速要求時を判定し、減速要求時に出口ベ
ーン１０を所定のチョーク流量が得られる角度に保持す
るとともに、入口ベーン９を羽根車６に流入する吸気に
逆方向旋回を付与する角度に保持する。
値に基づいて減速要求時を判定し、減速要求時に出口ベ
ーン１０を所定のチョーク流量が得られる角度に保持す
るとともに、入口ベーン９を羽根車６に流入する吸気に
逆方向旋回を付与する角度に保持する。
【００２０】ここで、自動車の制動時におけるガスター
ビンエンジンの制御内容を図４、図５のフローチャート
にしたがって説明する。
ビンエンジンの制御内容を図４、図５のフローチャート
にしたがって説明する。
【００２１】まずブロック１でアクセルの戻し量が所定
時間内に所定値を越えたと判定され、かつブロック２で
車速Ｕが所定速度Ｕｂ以上と判定された場合、あるいは
車速Ｕが所定速度Ｕｂより低くてもブロック３でブレー
キ信号がＯＮであると判定された場合に、減速要求時と
して制動制御を行うサブルーチンに進む。なお、制動制
御を実行している間にアクセルの踏み込み信号が入力さ
れるとメインルーチンに復帰する。
時間内に所定値を越えたと判定され、かつブロック２で
車速Ｕが所定速度Ｕｂ以上と判定された場合、あるいは
車速Ｕが所定速度Ｕｂより低くてもブロック３でブレー
キ信号がＯＮであると判定された場合に、減速要求時と
して制動制御を行うサブルーチンに進む。なお、制動制
御を実行している間にアクセルの踏み込み信号が入力さ
れるとメインルーチンに復帰する。
【００２２】サブルーチンに進むと、まずブロック４で
制動制御を行うスイッチとして使用する変数Ｉに１を与
える。
制動制御を行うスイッチとして使用する変数Ｉに１を与
える。
【００２３】ブロック５，６に進んで、圧縮機１の入口
圧力Ｐ1、出口圧力Ｐ2を読込み、ブロック７で圧力比π
を計算する。ブロック８で流量Ｇ、ブロック９で回転数
Ｎを読込み、ブロック１０で車速Ｕ、ブロック１１，１
２でディフューザ７の入口圧力Ｐｄと温度Ｔｄをそれぞ
れ読込む。
圧力Ｐ1、出口圧力Ｐ2を読込み、ブロック７で圧力比π
を計算する。ブロック８で流量Ｇ、ブロック９で回転数
Ｎを読込み、ブロック１０で車速Ｕ、ブロック１１，１
２でディフューザ７の入口圧力Ｐｄと温度Ｔｄをそれぞ
れ読込む。
【００２４】ブロック１３でスイッチＩが１であること
を確認し、ブロック１４に進んでフィードバック係数ε
に実験により決められた所定の値ａを代入する。ブロッ
ク１５で、新しく更新する出力デューティＤｕｔｙ（Ｎ
ＥＷ）を現在の出力デューティＤｕｔｙ（ＯＬＤ）と単
位燃料流量ΔＱから次式で求める。
を確認し、ブロック１４に進んでフィードバック係数ε
に実験により決められた所定の値ａを代入する。ブロッ
ク１５で、新しく更新する出力デューティＤｕｔｙ（Ｎ
ＥＷ）を現在の出力デューティＤｕｔｙ（ＯＬＤ）と単
位燃料流量ΔＱから次式で求める。
【００２５】 Ｄｕｔｙ（ＮＥＷ）＝Ｄｕｔｙ（ＯＬＤ）＋ε・ΔＱ この演算結果Ｄｕｔｙ（ＮＥＷ）を次のブロック１６で
Ｄｕｔｙ（ＯＬＤ）に置き換える。ブロック１７でＤｕ
ｔｙ（ＮＥＷ）を出力デューティとして燃料噴射ポンプ
に出力する。
Ｄｕｔｙ（ＯＬＤ）に置き換える。ブロック１７でＤｕ
ｔｙ（ＮＥＷ）を出力デューティとして燃料噴射ポンプ
に出力する。
【００２６】次に、ブロック１８に進んでディフューザ
７の入口において、現在の流量でチョークする面積を求
める。ブロック１９で求められた面積にディフューザス
ロート面積を一致させようにディフューザベーン１０を
駆動する。
７の入口において、現在の流量でチョークする面積を求
める。ブロック１９で求められた面積にディフューザス
ロート面積を一致させようにディフューザベーン１０を
駆動する。
【００２７】チョーク面積を求める式としては、Ａをチ
ョーク時のスロート面積、ｍを質量流量、ｋを比熱比、
Ｒを気体定数、Ｐｄ，Ｔｄでディフューザ７の入口の静
圧Ｐｄと静温Ｔｄとして、次式で計算される。
ョーク時のスロート面積、ｍを質量流量、ｋを比熱比、
Ｒを気体定数、Ｐｄ，Ｔｄでディフューザ７の入口の静
圧Ｐｄと静温Ｔｄとして、次式で計算される。
【００２８】
【数１】
【００２９】また、チョーク面積を求めるのに、例えば
図６に示すマップに基づいて圧縮機１のチョーク流量と
回転数に応じて設定しても良い。
図６に示すマップに基づいて圧縮機１のチョーク流量と
回転数に応じて設定しても良い。
【００３０】このようにして算出されたチョーク面積が
得られるように、ブロック１９で油圧アクチュエータの
サーボバルブに所定角度だけ出口ベーン１０の角度を動
かす信号が送られる。
得られるように、ブロック１９で油圧アクチュエータの
サーボバルブに所定角度だけ出口ベーン１０の角度を動
かす信号が送られる。
【００３１】このようにして、減速要求時に出口ベーン
１０を所定のチョーク流量が得られる角度に保持するこ
とにより、圧縮機１の出口の圧力が低くなり、タービン
２の行う仕事が小さくなるため、十分な制動性が得られ
る。
１０を所定のチョーク流量が得られる角度に保持するこ
とにより、圧縮機１の出口の圧力が低くなり、タービン
２の行う仕事が小さくなるため、十分な制動性が得られ
る。
【００３２】ブロック２０でスイッチＩが１であるのを
確認し、ブロック２１〜２３に進んで入口ベーン９を羽
根車６に流入する吸気に逆方向の旋回をかける角度（α
ｃ＝−１０°）に切換える命令を出す。ブロック２１で
現在の入口ベーン９の角度αａをロータリエンコーダよ
り読込み、ブロック２２でαｃとαａの差Δαを計算
し、ブロック２３で油圧アクチュエータのサーボバルブ
にΔαだけ入口ベーン９の角度を動かす信号を送り、ブ
ロック２４でスイッチＩを２とする。
確認し、ブロック２１〜２３に進んで入口ベーン９を羽
根車６に流入する吸気に逆方向の旋回をかける角度（α
ｃ＝−１０°）に切換える命令を出す。ブロック２１で
現在の入口ベーン９の角度αａをロータリエンコーダよ
り読込み、ブロック２２でαｃとαａの差Δαを計算
し、ブロック２３で油圧アクチュエータのサーボバルブ
にΔαだけ入口ベーン９の角度を動かす信号を送り、ブ
ロック２４でスイッチＩを２とする。
【００３３】このようにして、入口ベーン９は図３に破
線で示すように羽根車６に流入する吸気に逆方向旋回を
付与する角度に保持されることにより、圧縮機１の羽根
車６を駆動する馬力が増える。これにより、出口ベーン
１０を所定のチョーク流量が得られる角度に保持する作
用と相互して十分な制動性が得られる。
線で示すように羽根車６に流入する吸気に逆方向旋回を
付与する角度に保持されることにより、圧縮機１の羽根
車６を駆動する馬力が増える。これにより、出口ベーン
１０を所定のチョーク流量が得られる角度に保持する作
用と相互して十分な制動性が得られる。
【００３４】ブロック２５で車速Ｕが所定値Ｕｌ以下と
判定されるか、もしくはブロック２６で所定の回転数Ｎ
ｌ以下と判定されると、ブロック２７に進んでメインル
ーチンに復帰する。ただし、ＵｌはＵｂより小さく、Ｎ
ｌは例えばアイドリング回転数の２０％増とする。ま
た、先に述べたように途中でアクセル踏込み信号が入力
された場合にもメインルーチンに復帰する。
判定されるか、もしくはブロック２６で所定の回転数Ｎ
ｌ以下と判定されると、ブロック２７に進んでメインル
ーチンに復帰する。ただし、ＵｌはＵｂより小さく、Ｎ
ｌは例えばアイドリング回転数の２０％増とする。ま
た、先に述べたように途中でアクセル踏込み信号が入力
された場合にもメインルーチンに復帰する。
【００３５】また、減速要求時を判定する方法として、
車両の加速度∂Ｕ／∂ｔを用いても良い。この場合、図
７に示すように、ブロック２８で実験により決められた
所定の加速度ｂを用いて制動要求を判断することによ
り、例えば加速時におけるシフトチェンジ時にアクセル
を緩めた場合の制動を避けることができる。
車両の加速度∂Ｕ／∂ｔを用いても良い。この場合、図
７に示すように、ブロック２８で実験により決められた
所定の加速度ｂを用いて制動要求を判断することによ
り、例えば加速時におけるシフトチェンジ時にアクセル
を緩めた場合の制動を避けることができる。
【００３６】また、減速要求時を判定する方法として、
図８に示すように、車両のステアリング舵角βが実験に
より決められた所定の舵角Ｃ以上のときに制動を行わな
いようにしても良い。これにより、コーナリング時の制
動を避けることができる。
図８に示すように、車両のステアリング舵角βが実験に
より決められた所定の舵角Ｃ以上のときに制動を行わな
いようにしても良い。これにより、コーナリング時の制
動を避けることができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように第一の発明は、ガス
タービンエンジンの制御方法において、減速要求時に出
口ベーンを所定のチョーク流量が得られる角度に保持す
ることにより、圧縮機出口の圧力が低くなり、タービン
の行う仕事が小さくなるため、十分な制動性が得られ
る。
タービンエンジンの制御方法において、減速要求時に出
口ベーンを所定のチョーク流量が得られる角度に保持す
ることにより、圧縮機出口の圧力が低くなり、タービン
の行う仕事が小さくなるため、十分な制動性が得られ
る。
【００３８】第二の発明は、減速要求時に入口ベーンを
圧縮機の羽根車に流入する吸気に逆方向旋回を付与する
角度に保持することにより、圧縮機の羽根車を駆動する
馬力が増えて、十分な制動性が得られる。
圧縮機の羽根車に流入する吸気に逆方向旋回を付与する
角度に保持することにより、圧縮機の羽根車を駆動する
馬力が増えて、十分な制動性が得られる。
【図１】本発明の実施例を示すガスタービンエンジンの
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。
【図３】同じく図１のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【図４】同じく制御動作を示すフローチャートの一部で
ある。
ある。
【図５】同じく制御動作を示すフローチャートの一部で
ある。
ある。
【図６】同じく減速時のディフューザスロート面積のマ
ップである。
ップである。
【図７】他の実施例の制御動作を示すフローチャートの
一部である。
一部である。
【図８】さらに他の実施例の制御動作を示すフローチャ
ートの一部である。
ートの一部である。
１ 圧縮機 ２ タービン ３ 燃焼器 ４ 燃料噴射弁 ６ 羽根車 ７ ディフューザ ８ 入口側流路 ９ 入口ベーン １０ 出口ベーン
Claims (2)
- 【請求項１】 吸入空気を圧縮する圧縮機と、燃料を圧
縮空気と共に燃焼させる燃焼器と、この燃焼ガスによっ
て駆動され圧縮機を回転させるタービンと、羽根車より
下流側のディフューザに配設されその角度を可変とする
出口ベーンとを備えるガスタービンエンジンにおいて、
減速要求時に出口ベーンを所定のチョーク流量が得られ
る角度に保持することを特徴とするガスタービンエンジ
ンの制御方法。 - 【請求項２】 吸入空気を圧縮する圧縮機と、燃料を圧
縮空気と共に燃焼させる燃焼器と、この燃焼ガスによっ
て駆動され圧縮機を回転させるタービンと、圧縮機の入
口でその角度を可変とする入口ベーンとを備えるガスタ
ービンエンジンにおいて、減速要求時に入口ベーンを圧
縮機の羽根車に流入する吸気に逆方向旋回を付与する角
度に保持することを特徴とするガスタービンエンジンの
制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31029392A JPH06159100A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | ガスタービンエンジンの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31029392A JPH06159100A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | ガスタービンエンジンの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06159100A true JPH06159100A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=18003479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31029392A Pending JPH06159100A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | ガスタービンエンジンの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06159100A (ja) |
-
1992
- 1992-11-19 JP JP31029392A patent/JPH06159100A/ja active Pending
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