JPS58110827A - ガスタ−ビンエンジンの燃料コントロ−ルシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジンの燃料コントロールシス
テムに係るものであり、そして更ニ詳しくいえばヘリコ
プタ−等に使用するようなフリ−タービン形式のガスタ
ービンエンジンのための燃料コントロールシステムに係
るものである。

フリータービン形式のガスタービンエンジンのための燃
料コントローラーはこれまでにも知られている。一般に
、それらの燃料コントローラーは、ガスジェネレータの
スピードに基づいてガバナーが調整するエンジンのガス
ジェネレータの部分の燃料計測制御装置を備えている゛
。更に、大抵のシステムは、フリータービンの名ビード
と負荷、従って出力に基づいてリセット信号をつくるフ
リータービンスピードガバーナーを、備えている。フリ
ータービンガバナーからのリセット信号は２つの技術の
うちのどちらかによってガスゼネレーターからの出力を
通常調整している。

第一の方法においてはリセット信号はガスゼネレータの
ガバナーの予定速度を変えるか又はリセットする。この
予定速度はガスジェネレーターのガバナーの基準として
使用されるので、それに応じて燃料流は調整され、そし
てエンジンからのスピードと出力とを変える。リセット
信号はガスジェネレーターのガバナーの制限範囲として
作用する。この形式のシステムを以下にガバナーリセッ
トシステムということ＼する。

第２の形式のフリータービンエンジ、ン燃料コ／トロー
ルでは燃料弁の位置はフリータービンガバナーからの制
御信号により直接リセットされる。

この方法ではガスジェネレータのガバナーとフリーター
ビンガバナーとは並列に作動して燃料弁を位置決めする
。フリータービンガバナーの並列コントロールは前の場
合のようにガスジェネレーターガバナーのための制限範
囲を与えている。この形式のシステムを以下に燃料流リ
セットシステムということにする。

米国特許３５８７２２９はこれらの調整機構の両方を示
している。並列調整機構又は燃料流リセットシステムは
この米国特許に示されており、空気式燃料コントロール
の燃料計量弁の位置決めに用いられている。燃料弁の位
置決めは、弁を動かすようにな−っているベロー機構の
コントロール室の空気圧力を変えることにより調整され
る。２つのガバナーの各々がオリフィスの開き面積を調
整してベロー室内の圧力を独立制御して、それにより燃
料弁の位置を決める。多くの適用に対し有利であり信頼
できることが立証されているけれども、上記の米国特許
の燃料コントロールシステムは並列調整を行なうため２
つのメカニカルガバナーを使用している。

更に最近では、エレクトロニックガバナーが開発されて
ガスタービンエンジンへの燃料の流れを調整する。エレ
クトロニックガバナーはメカニカルガバナーよりもエン
ジンの制御上融通性がある。

フリータービンエンジンのトルク制限と温度制限という
ような付加的な特徴も妥当な価格で特別な回路に組込む
こともできる。マルチエンジンに適用するときは、メカ
ニカルガバナーによるよりもなめらかに負荷を分担させ
ることができる。

これまで、フリータービン形式のエンジンでは好ましい
形式のエレクトロニック調整は、正常な仕方で電気信号
の直列組合せを許すガスジェネレーターガバナーリセッ
トモードであった。燃料の流れはガスジェネレータのガ
バナからの電気信号により最終的に調整される。

その場合、ガスジェネレータのガバナーがらの制御電気
信号は、燃料弁の位置を制御するハイドロリックサーボ
メカニズムへ加えられる。エレクトロニックガバナーと
一諸になってハイドロリックサーボ部分妬バックアップ
メカニズムが通常含まれていて、コントロールの電子部
分に故障があってもエンジンは動作を続けていけるよう
になっている。これらのコントロールにおけるメカニカ
ルバックアップ装置は何倍も不当に複雑であり、そして
コントロールを高価なものとする。

更に、新しいエレクトロニしクガバナーはそれと対とな
っているハイドロリックサーボ部分よりも廉価な空気式
燃料コントロールと一緒に使用されたことはない。

そのだめ一つのフリータービンエンジンの燃料コントロ
ールシステムにおいて、システムのコントロールの融通
性という点でエレクトロニック調整の利点を、価格を低
減するという点で空気式燃料計測コントロールの利点を
、そして信頼性という点でエレクトロニックガバナーの
バックアップとしてのメカニカルガバナーの利点を持た
せるということが非常に望ましい。然しなから、これま
での燃料コントロールシステムではこれらの要素を相互
に最適に関連させる仕方を示してはおらずそして又空気
式計測コントロールのだめの並列エレクトロ二ソク調整
モードを示していないのである。

本発明の目的はどのようにしてそのような最適組合せを
実現するかを教示することであり、そしてこの目的を達
成する本発明の好ましい第１の実施例では、少なくとも
１つのコンプレッサーとタービンスプールとフリーター
ビンを有する種類のガスタービンエンジンの燃料コント
ロールシステムは空気式燃料計測装置を備え、この装置
は主燃料通路、この主燃料通路の計測弁、この計測弁の
だめの空気式コントロールシステムを含み、とのコノト
ロール／ステムは室、この室の中のガバナーペロー、こ
のベローを前記の計量弁へ接続するリンク、変調したコ
ンプレッサーの排出圧力を前記ノベローの一側へ伝える
だめの第１の通路、前記のコンプレッサーの排出圧力を
前記のガバナーベローの他側へ伝え、そして第１のブリ
ードを有する第２の通路、そしてこの第２の通路内に第
２のブリードとを含み、前記の燃料コントロール／ステ
ムは更に、タービンスピードに応答して所望のエノジノ
出力を示す電気信号を発生するエレクトロニックガバナ
ーを含んでいるおかげで、タービンスピードに応答して
前記の第１のブリードを制御するメカニカルガバナーと
前記の電気信号に従って前記の第２のブリードを制御す
る手段を備えて執る。

２つのガバナーが並列調整モードで作動するこの第１の
好ましい実施例において、エレクトロニックフリーター
ビンガバナーは電気信号に応答して複数の圧力室のうち
の一つの圧力室内の圧力を変える手段により空気式燃料
コノトロールとインターフェースする。このように実施
することによって、空気式燃料コノトロールは、機械信
号に応答して前記の一つの圧力室内の圧力を変える手段
によりメカニカルガスジェネレータのガバナーとインタ
ーフェースさせられる。このような構造の１つの利点は
、廉価な空気式燃料計測コントロールをエレクトロニッ
クコントロールにより調整できるということであり、こ
のエレクトロニックコントロールは／ステムを種々のエ
ンジンに適合させる融通性を有しており、又エレクトロ
ニックフリータービンガバナーが故障したときメカニカ
ルガスジェネレーターガバナーが即時バックアップコン
トロールする。

本発明の第２の好ましい実施例はメカニカルフリーター
ビンガバナーとエレクトロニックガスジェネレーターガ
バナーとにインターフェースした空気式燃料コントロー
ルを含んでいる。

第３の好ましい実施例は、空気式燃料計測コ７トロール
へインターフェースシタエレクトロニックカスジェネレ
ーターガバナーとエレクトロニックフリータービンガバ
ナーとを備え、ここで再び並列調整モードを実施してｂ
る。

本発明は以下に説明する３つの好ましい実施例から理解
されよう。

第１図において、ガスタービンエンジン１０はパワーレ
バースロットル５２とコレクティブピッチスロットル５
４との制御下で空気式燃料計測コントロール装置３４か
らの計測した燃料流（Ｗｆ　）ヲウケトル。パワーレバ
ースロットル８２とコレクチフヒツチスロットル５４と
はパワーレバー角を表わしている信号ＰＬＡとコレクテ
ィブピッチ角を表わしている信号ＣＬＰとを介して操縦
者によるエンジン１０の制御を可能としている。これら
の信号ハスロットル上のエレクトロニックセンサーによ
ってつくられ、基準位置からの相対偏位角−を表わす。

又は信号は機械リンクからつくられてシステムの実施例
により異なる位置を示す。

ガスタービンエンジン１０ｄ、高圧コンプレッサー１４
と低圧コンプレッサー１２とが直列になっている従来の
軸コンプレッサー形式のものである。コンプレッサー１
２，１４の二段配置は入口から空気を取込み、そしてそ
れを圧縮して密度の高いエネルギーをもった形にする。

それから空気の流れは、燃料リング１６からの計測燃料
流（Ｗｆ　）をうけとってからバーナー室内で燃焼され
る。燃料と空気との混合物を燃やすことによりつくられ
た強力なガスは膨張して一組のタービン２０．２２に動
力を与える。タービン２０は高圧コンプレッサー１４へ
接続され、そしてそれを回転し、他方タービン２２は低
圧コンプレッサー１２へ接続され、そしてそれを回転す
る。エネルギーを費消しテエンジン１０のコンプレッサ
ーセクションニ動力を与えた後その強力なガスを使って
フリータービン２４に動力を与え、それから排出する。

ギヤーボックス２８へ軸２６によυ接続されているフリ
ータービン２４を使用してこの形式のエンジンへ通常か
けることのできるどのような負荷にも動力を与えること
ができる。この場合エンジ／は、ギヤーボックス２８か
らローター３０、例えばヘリコプタ−に使用されるよう
なローターに動力を与えるものとして説明する。普通ロ
ーター３０はコレクティブピッチ角を、従って羽根が駆
動する空気の量を変えることのできる羽根３２を有して
いる。コレクティブピッチスロットル５４は、コレクテ
ィブピッチ角を変えるだめの適当な構造を介して羽根３
２（破線で示す）へ機械的に結合されている。

エンジンｌＯへの燃料の流れ（Ｗｆ）を変調することに
よりフリータービン２４のスピード従って出力を変えれ
る。これを実施するために空気式燃料コントロール３４
は適当な導管３５によりポンプ３６へ接続されており、
このポンプ３６は供給源３８からの燃料をうけとる。こ
の加圧された燃料は計測され、そして接続導管３９へ送
られて燃料流（Ｗｆ　）を燃料リング１６に供給する。

空気式燃料コントロール３４からの未使用燃料は導管３
７を通ってポンプ３６の出力へ戻る。

空気式燃料コン）ａ−ル３４は、２つの空気制御圧力Ｐ
ｚ、Ｐｙによって燃料制御弁の位置を変えることにより
エンジンの燃料リング１６へ供給される燃料Ｗｆの量を
調整する。この制御圧力Ｐｘ　　とＰｙとは種々の仕方
でつくれるが、本発明ではそれらの圧力はエンジン、コ
ンプレッサー圧力ＰＣを空気圧力源として、それから得
るのが好ましい。

制御圧力ＰＸ、Ｐｙは源の圧力ｐｃを狭窄部４０．４２
を通してしほることによって発生させられる。

２つの圧力の差（Ｐｘ−ｐｙ　）を利用して燃料弁位置
を調整する。

燃料制御弁を位置ぎめする差圧Ｐｘ　−ｐｙは、一方の
並列路４５内のガスジエネレーターガス（ナー５０によ
りそして別の並列路４７内のフリータービンガバナー４
８にζつてＰｙの圧力を変えることにより並列的に調整
される。ガバナー４８と５０の各々はそれぞれガバナー
インターフェース４４と４６を介してＰｙ正圧力インタ
ーフェースしてｂる。これらのガバナーインターフェー
ス４４．４６は後述するようにメカニカルなものでもエ
レクトロニックなものでもｂずれてもより０このように
して各ガバナーからの独立信号の形でＰｙの調整が実施
される。

ガスジェネレーターガバナー５０はスピード・ベースト
ガバナー（５ｐｅｅｄ　−ｂａｓｅｄ　ｇｏｕｅｒｎｏ
ｒ　）であって、エンジンのガスジェネレータ部分の所
望の動力又は予定のスピードを示すＰＬＡ信号をうけ、
そしてエンジンの実際のスピードＮｇをフィードバック
されている。フリータービンガバナー４８は、ローター
３０の所望の一定スピードを表わしているスピード基準
信号Ｎｒからそれの調整信号をつくる。フリータービン
ガバナーはこの基準信号を実際のフリータービンスピー
ドＮｆ　と比較して、調整作用を行なう。然しなから、
フリータービンガバナー４８の出力は、羽根３２のピッ
チ角が変化するためフリータービン２４により所望され
る動力に従って付加的に変えられたり又はリセットされ
る。この情報はスロットル５４からの信号ＣＬＰを介し
てガバナー４８へ入力される。

第２，３，４図に示されそして以下に説明する本発明の
第１、第２そして第３の実施例ではガバナー４８と５０
のどちらか又は両方ともエレクトロニックガバナーであ
る。第１の実施例（第２図）では、エレクトロニックフ
リータービンガバナー４８とエレクトロニックガバナー
インターフェース４４とが開示されている。この第１の
実施例は更に、メカニカルガスジェネレーターガバナー
５０とメカニカルガバナーインターフェース４６とを含
んでいる。第２の実施例（第３図）はエレクトロニック
カスジェネレーターガバナー５０とエレクトロニックガ
バナーインターフェース４６と、メカニカルフリーター
ビンガバナー４８とメカニカルガバナーインターフェー
ス４４とを示している。第４図の第３の実施例はエレク
トロニックフリータービンガバナー４８とエレクトロニ
ックガスジェネレーターガバナー５０とそれぞれのエレ
クトロニックガバナーインターフェース４４．４６とを
示して込る。

第２図に第１の実施例の空気燃料計測コントロール３４
、ガバナー４８．５０そしてガバナーインターフエーメ
を更に詳細に示す。空気式燃料コントロール３４は燃料
回路を含むセクション１００と空気制御回路を含むセク
ション１０２とから本質的に成る。燃料回路は入口通路
１０４により燃料供給源３８とポンプ３６（第１図）へ
接続されている。燃料セクションの出口通路１０６は導
管３９へ接続されており、この導管３９は燃料流Ｗｆを
バーナーリング１６へ運び、そこでその燃料流はコンプ
レッサーから到来した空気の中へ噴霧される。

入口通路１０４は計量しない燃料通路１０６．１ｏｓＫ
。

そして出口通路１０６は計量された焼料通路１１０にそ
れぞれ接続されている。計量オリフィス１１２は計量さ
れない燃料通路１０８と計量された燃料通路１１０との
間に配置され、そして計量弁１１４を含んでいる。この
計量弁１１４は空気口゛路セクション１００内の圧力変
動に応答して作動し、そしてそれの位置が流量を調整す
る。

計量オリフィス１１２にまたがる圧力降下は圧力レギュ
レータ１１６により調節される。レギュレータは弁１２
０へ取付けられているダイヤフラム１１８から成る。こ
の弁１２０は室１２２と室１２４との間の差圧に応答し
てダイヤフラムにより作動される。

室１２２は計量オリフィス！１２の上流側と連通してお
り、そして室１２４は計量オリフィス１１２の下流側と
連通していてダイヤフラムにまたがる圧力差はオリフィ
スにまたがる圧力差に等し込。弁１２θは通路１３４か
ら通路１３６への戻りの燃料流れを変えて、圧力差を一
定にしている。この一定の差圧はダイヤフラム１１８と
調節手段１２８との間に作用するスプリング１２６によ
り調節できる。この調節手段は調節ねじ１３２により位
置ぎめされている可動キャップ１３０から成る。

弁１２０は室１２′２と１２４との間の圧力の変動に応
答して長さ方向に動くとき、燃料は導管３７へ接続して
いる通路１３６を通して供給源へ戻される。

ボール阻止形式のリリーフ弁１３８が通路１０４とバイ
パス通路１４０を通る戻り通路１３６との間に配置され
る。かくしてこのシステム・においては、燃料は計量オ
リフィス１１２にまたがってほぼ一定の圧力に維持され
ており、このことは計量弁位置にのみ燃料流が依存して
いるということを意味してｂる。計量弁１１４の位置は
空気回路により変えられてストップ１１７によりきまる
最大燃料流とストップ１１５によシきまる最小燃料流と
の間で所要の燃料流Ｗｆを得る。

燃料弁１１４は圧力応答装置１００によシ位置ぎめされ
ており、この圧力応答装置１００はステム１４４により
弁１１４へ接続されている主コントロールすなわちガバ
ナーベロー１４２とトルクチューブのようなリンク機構
１４６とから成る。第２図で見て下の方へのステム１４
４の運動により弁１１４の開きは増え、そして上方への
運動により開きは減る。

ベロー１４２は内部でハウジング１５０内の室１４８と
連絡している。室１４８は導管１５２と狭窄部４０とを
通して制御圧力ｐｘ又はコンプレッサ圧力ｐｃへ連絡し
ている。ベロー１４２の外側は変調されたコンプレッサ
ーの排出圧力Ｐ。から成る制御圧力Ｐｙをうける。ベロ
ー１４２を取囲む室１５６は導管１５８と狭窄部４２に
よ沙コンプレッサーの排出通路１５４へ接続されている
。外部室１５６゛の制御圧力Ｐｙは、ガスジェネレータ
ーのガバナー５０とフリータービンのガバナー４８とに
より後述するようにして、制御される。

一組のねじ１５３により加えられる初期の力と室１４８
と１５６との間の差圧とに従ってベロー１４２　Ｆｉ膨
張、収縮して燃料計量弁１１４を位置ぎめする。

制御圧力Ｐｘはこの実例ではコンプレッサー圧力Ｐｃで
あるので、空気計量コントロールは制御圧力Ｐｙの関数
として燃料対空気の比Ｗｆ／ｐＣを定める。この動作は
、制御圧力ｐｘがコンプレッサーの圧力ＰＣに従って変
化するので異なる燃料流比を与える同じ差圧（Ｐｘ　−
Ｐｙ　）によって生せしめられる。

この実施例におけるガスジェネレーターガノ（ナー５０
はメカニカルガバナーであシ、これは弁１６０と狭窄部
又はブリード１６１を含むメカニカルインターフェース
手段４６を介して圧力を変える。

弁１６０（狭窄部１６１に対する弁１６０の位置はレバ
ー１６２により調整される）はそれの開き面積を愛機る
ことにより狭窄部を横切る圧力降下を調整スル。レバー
１６２はビン１６３で回動しそしてレノ（＝　１６６　
、カム１６４そ・してスプリング１６８から成る＋）７
り’Ｆｒ介してレバー１６２はパワーレバースロットル
からの信号ＰＬＡへ機械的に接続されている。

カム１６４はそのようなエンジンへ適用できる所望のＰ
ＬＡ対予定スピード特性をつくるような形にされている
。エンジンのスピードを増大する方向にパワーレパース
ロットルヲ動カストキ、スフリング１６８にか＼る力は
増大され、それによシ、弁１６０を弁座にのせてオリフ
ィス１６１を閉じる方向にレバー１６２も動かす。反対
方向にスロットルレバーを動かすとブリードを開くこと
になる。

ガスジェネレータガバナー５０の別の部分は実際のガス
ジェネレータのスピードＮｇを表わすスピードで軸１７
２を介してタービンから駆動される。

軸１７Ｑ　ｎプラットフォーム１７０を回転し、そして
その上に取付けたおもシ１７４．１７６は回転の遠心力
に応答して外方へ動く。おもりの動きがローラー　ｉｓ
ｏに抗して上方にスリーブ１７８をずらしてパラメータ
Ｎｇを表わす力をつくる。ローラーはレバー１６２へ取
付けられているレバー１８２に支持されている。ローラ
ー１８０は下方に保持されて−て、スプリング１６８と
レバー１６２の位置とによってスＩＪ　−７’　１７８
の上昇に抵抗している。それ故この機構が構成するガバ
ナーにおいては相反する力は互いに平衡してｐｙ正圧力
変調し、そして燃料弁１１４を位置ぎめする。

例えば、エンジンを加速する方向にカム１６４を動かす
と、レバー１６２は反時計方向に回転させられて圧力Ｐ
ｙを増大しそしてタービンスピードを増大する。おもり
がタービンスピードの増大に応じて外方に動くときレバ
ー１６２は弁１６０を開く時計方向にある角度だけ回動
する。弁１６０が開かれると、空気はオリフィス１６１
と室１５６とから流れ出して、それにより室内の圧力を
減少する。この動作によりベロー１４２は膨張し、イ′
シてリンクを介してステム１４４を上昇させて弁１１４
を閉じさせる。この弁の閉成は燃料流を減少させ、そし
てタービンスピードを低下させてカム１６４の位置によ
り定まるスロットル位置に対し安定運転状態を確立する
。

エンジンを減速する方向にカム１６４を動かすときスプ
リング１６８を接続しているためレバー１６２は再び時
計方向に動いて弁１６０を開き、そして室１５６内の圧
力を減少させる。既に説明したようにこのことによりス
テム１４４は、上昇して、燃料計量弁１１４を閉じる方
向如リンクを動かす。スピードの減少に応じておもりは
内方へ動き、レバー１６２は反時計方向に動く。その結
果として室１５６内の圧力は増加し、そして室１５６と
１４８との間の差圧は減少する。この増加した圧力は室
へ伝えられてベローを収縮させ、そして弁１１４を面位
置へ動かしてエンジンへの燃料供給を増大する。エンジ
ンがスピードを増大するときガバナーのおもりは再びレ
バー１６２を外方へ動かしそして弁１６０をもっと開い
た位置に向けて動かす。この動作はガバナー５０とガバ
ナーベロ〜１４２との動作の間で安定状態に到達するま
で続く。

この実施例ではフリータービンガバナー４８は電流信号
Ｉｆを出力するエレクトロニックガバナーとして示され
ている。この形式のエレクトロニックフリータービンガ
バナーは第６図に詳細に示されている。このガバナーは
基本的には線形電流増巾器であり、利得と入力信号との
積として電流、　　信号Ｉｆを出方する。電流増巾器の
入力へ送られる信号はヘリコプタ−の羽根のコレクティ
ブピッチ（ＣＬＰ　）位置毎に異なる所定の大きさのパ
ワー（Ｐｒ）である。このパワーＰｒは所望のスケジュ
ールを内蔵したスケジューリング回路２３４からの集計
手段２３２の１つの接続点への入力である。スケジュー
リング回路の出方は、あるコレクティブピッチセツティ
ングに対しエンジンから望まれる出力の関数である。こ
の集計手段２３２への他方の入力は、実際のロータース
ピードＮｆ　とローターの基準スピードＮｒとの差をつ
くる集計手段２３６から得られる。この差信号はＣＬＰ
スケジュールを微調整して任意の出力セツティングに対
しチー　定（７）ロータースピードを維持する。

エレクトロニックフリータービンガバナー４８を空１ｆ
ｆｉＲコントロール３４とインターフェースするための
エレクトロニックインターフェース手段４４は、弁オリ
フィスもしくはブリード１９４と可動アーマチュア弁１
９６を有する比例ンレノイｒ１９８とによりつくられる
。オリフィス１９４は導管１５８を介して制御室１５６
へ接続され、そしてこれと連通している。ソレノイドの
弁１９６は、エレクトロニックフリータービンガバナー
からの端子２０１と２０３に加えられる電流の大きさに
対して比例的に位置決めされる。弁１９６をそれのオリ
フィスに対して位置ぎめすることにより室１５６内の制
御圧力ｐｙを変調して燃料制御弁１１４を位置ぎめする
。

オリフィスの方向に弁１９６を動かすとオリフィスを流
れる流れを制限し、そして室１５６内の圧力ｐｙを増大
する。既に説明したように、室１５６内の圧力Ｐｙの増
大は燃料弁１１４を開いてガスジェネレータを加速する
。逆に、オリフィス１９４から弁１９６を離す方向に動
かすと、室１５６内の圧力ｐｙは下降し、そして燃料弁
１１４を閉じてエンジンを減速させる。フリータービン
スピードＮｆによるフィードバックをつくって制御電流
Ｉｆの変化が安定状態への弁１９６の運動を生じさせる
ことができるようにする。

弁１９６の運動はソレノイド１９８へ加えられる電流の
大きさによシ比例制御される。ソレノイド１９Ｂの端子
への電流が増大すると弁１９６がオリフィス１９４から
離れて上昇するようにするのが好ましい。

このことが弁の閉成をフリータービンガバナー４８から
の付整電流の停止時に生せしめる。制御電流Ｉｆの関数
としての燃料／空気比Ｗｆ　／　Ｐ　ｃの好ましいスケ
ジュールは第７図に示されている。この図が示すインタ
ーフェースではソレノイド１９８への制御電流Ｉｆ零で
オリフィス１９４が完全に閉じてｂるとき最大の燃料／
空気比ｗＩ／　Ｐｃが得られ、そして圧力Ｐｙは最大で
あり、ソレノイド１９８への制御電流Ｉｆ最大でオリフ
ィス１９４が全開しているとき最小の燃料／空気比Ｗ２
　／　Ｐｃが得られ、そして圧力ｐｙは最小である。こ
れらの両限界点の間に点３００　、３０２によって決め
られる線形範囲があり、これに沿って制御の調整作用を
果すことができる。オリフィス１９４の閉成によりエン
ジン（７）　制ＨカＰＬＡスロットル入力を介してガス
ジェネレータガバナー５０にょシ維持されるということ
でイノターフエースの作動はフェイルセーフである。

いま説明したような仕方で、２つのガバナーが一緒に作
動してエンジンへの燃料を計量する。この並列調整方式
により燃料のコントロールは、燃料弁位置がＣＬＰセツ
ティングにより独立してリセットされるまでＰＬＡセツ
ティングによシ最初支配されている。一般動作において
、　ＰＬＡセツティングは最大とされ、それから７リー
タービンガバナーがＣＬＰセツティングと一緒になって
エンジンからの出力を制限する。

第２図に示す燃料コントロールシステムには、並列調整
の制御弁−オリフイス組合せが破片又はフリージングシ
ャット（ｆｒｅｅｚｉｎｇ　５ｈｕｔ　）で詰まって動
かなくなるのを防止する手段が更に含まれている。好ま
しくはコンプレッサー圧力Ｐｃのような源からの空気圧
をフィッティング２００の入力チューブ２０２へ加える
。フィルター２０４は空気流体を清浄にし、それからそ
れを導管２１２と通路２１０を有する取付ブロック２０
６へ送る。通路２１０は通路２１８と２２０に連通して
おり、通路２１８はノズル２１６で、そして通路２２０
はノズル２１４で終っている。オリフィス２０２からの
空気圧力の入力は制御弁−オリフイス組合せの空間に垂
直なノズルによシ方向を与えられる。エンジン始動シー
ケンス中この暖かい加圧流は破片を取除きそして弁−オ
リフイス組合せがフリージノグシャットしないようにす
る。エンジンが十分に暖まるとそれは取付ブロック２０
６上のバイメタル片２０８により感知され、バイメタル
片が屈撓して弁２０９に通路２１０を閉じさせることに
よりコンプレッサー圧力をノズルに入れないようにする
。並列調整の制御弁−オリフイス組合せがフリージング
シャットしないようにされそして破片が取除かれている
ことがエンジンの始動シーケンス後保証されている。そ
の後はバイメタル弁によりこのことは不能となってそれ
が制御圧力調整を阻害しないようにしている。

フリータービンガバナーの基本調整作動は第１１図に示
されており、この図ではエンジンからの出力（Ｐ）がグ
ラフ縦軸になっており、フリータービンのスピードＮｆ
が横軸になっている。ＮｒとＮｆとの間で比例定数によ
シ定められた所定の傾斜の一群のガバナー曲線３５０．
３５２．３５４，３５６がある。フリータービンスピー
ドＮｆが基準スピードＮｒ　（基準ライン３５８）に等
しいように可変出力を設定すると、コレクティブピッチ
信号ＣＬＰからの所望の出力セツティングに基づく種々
のガバナー線を辿ってシステムは動く。例えばガバナー
線３５２は、点３６０でフリータービンスピードＮｆが
基準スピードＮｒであるときに出力Ｐ１をつくるものと
する。もし出力変更が望まれなければ、フリータービン
ガバナーの調整動作はロータースピードを一定に維持す
るとと＼なる。

然しながら、もしＰｌからＰ２へ出力を増大したいとき
はガバナーは垂下し、そして曲線３５２が、点３６２で
ＮｒとＮｆが等しくなる曲線３５４へ上がっていかなけ
ればローターはアンダースピードとなる。ガバナー曲線
のこのリセットは、予定の出力パラメータＰｒ　（第６
図）を基本比例ガバナーエラー（Ｎｒ−Ｎｆ）へ加える
ことにより生せしめられ、種々の出力セツティングにお
いて調整作用を維持する。

制御圧力ｐｙの制御下で空気式燃料計量コントロールは
作動してエンジンを加速し減速する。このコントロール
の作動を第１０図を参照して更に詳しく説明する。第１
θ図は、エンジン安定運転曲線３７０、エンジン減速制
限曲線３７２そしてエンジン減速制限曲線３７４に対し
ガスジェネレータースピードＮｇの関数として燃料対空
気比Ｗｆ　／　Ｐｃを示している。安定運転曲線３７０
は一定安定エンジンスピードを維持するに必要な燃料／
空気比を示し、加速制限曲線３７２はエンジン停止を阻
止する燃料供給以上の許容最大を表わし、そして減速制
限曲線３７４はフレームアウトを阻止する燃料供給以下
の許容最大を表わしている。

室１４８からの制限圧力Ｐｘを外部で参照してそして室
１８７内の基準圧力、好ましくは真空を内部で参照して
いる加速ベロー１８６　（第２図）がコントロールのだ
めに加速制限３７２をつくる。エンジンの加速のため、
フリータービンガバナー４８は減少する電流Ｉｆを供給
しそれによりソレノイド１９８はオリフィス１９４を閉
じる。ＰＬＡスロットル５２が最大になっていてそして
オリフィス１６１がが閉じられているとすると、制御圧
力ｐｙはそれがＰｘに等しくなるまで増大する。ガバナ
ーベロー１４２をまたがって差圧が生じないので加速ベ
ロー１８６はＰｘ　（Ｐｃ）と室１８７内の基準圧力と
の間の差圧に従って燃料弁の位置を決める。第１０図の
傾斜３７１として示される燃料／空気比制限のスピード
増進は固定オリフィス１８９によりつくられ、基準圧力
と圧力ｐｙとの関係をそれがある所与のコンプレッサー
スピードにおいて飽和するまで変える。

ＣＬＰの運動により生せしめられるエンジンの加速は第
１０図に、点３７６の安定スピードＮ２から点３７８の
加速制限へエンジンを移行させるものとして示されてい
る。ガバナーによシ要求される過剰燃料供給の量が、点
３８０で制限よりも小さくなるまでエンジンは加速制限
曲線３７２上にある。その場合エンジンはそれが点３８
２で新し因安定状態スピードに到達する１でフリーター
ビンガバナー曲ａ３８４に清って加速する。

エンジンの減速のため、空気式燃料計量コントロール３
４の最小燃料ストップ１１５により減速制限３７４がつ
くられる。最小燃料ストップが燃料流を一定に維持して
いるので減速制限の燃料／空気比はスピードとコンプレ
ッサー圧カの減少につれて増大する。減速を開始するた
め、ガバナー４８ハソレノイド１９８へ信号を与え、そ
れによりアーマチュア１９６はオリフィス１９４がら離
れる。その結果はｐｙ圧カの低下とベロー１４２の上昇
となって燃料弁１１４を閉じそれはストップ１１５に当
たる。

この動作を第１０図にグラフで点３８２の一定スピード
Ｎ３から点３８６の減速制限へエンジンが減速するもの
として示してｈる。エンジンは減速曲線３７４に沿って
点３８８１で減速しっソけ、その点ではガバナーは制限
よりも少な鈷過少燃料供給を要求する。それからエンジ
ンはガバナー曲線３９０に沿って、それが点３７６でス
ピードＮ２安定運動線に到達するまで減速する。

第３図は本発明の第２の実施例を更に詳細に示しており
、この実施例はエレクトロニックガスジェネレーターガ
バナー５０、メカニカルフリータービンガバナー４８、
そしてガバナーインターフェース４６．４４を有してい
る。燃料計量コントロール３４は示されていないが、そ
れは第２図の燃料計量コントロールと同じであり、制御
圧力Ｐｘへ導管１５２によりそして制御圧力Ｐｙへ１５
８により接続されている。この実施例における同じ要素
は第２図と同じ参照数字を付しである。

メカニカルフリータービンガバナー４８は、フＩＪ　　
ｐ　　５ンの基準スピードＮｒに対し軸２４６へのフリ
ータービンスピードＮｆ入力をバランスさセル回動レバ
ー　２４４を備えている。この基準スピードＮｒはスプ
リング２４７の最初の緊張として与えられる。この作動
が、レバー２４４　ラフＩＪ　−ト２５０に対して位置
ぎめするカム２４８の予定の出方項へのトリムを与える
。おも如２５４がっ“くるカは、カム２４８と入力信号
ＣＬＰとによるリセット迄はＮｒに対しバランスさせら
れて因る。コントロールシステムの第２の実施例のこの
部分は、第２図のエレクトロニックフリータービンガバ
ナーにつｂて既に説明したのと同じ制限人力ＣＬＰ　、
　Ｎｒ　、　Ｎｆを有するメカニカルフリータービンガ
バナーを含む。

第３図のガバナー４８は、弁２５２とブリード２５０ヲ
備えるメカニカルインターフェース４４により制御圧力
ｐｙを調整する。かくして圧力ｐｙはブリードに対する
弁の位置の関数となる。

、エレクトロニックカスジエネレータガバナ−５０が、
比例ソレノイド２５６とブリード２５８を含むエレクト
ロニックインターフェースによりフリータービンガバナ
ー４８と並列になっている。制御圧力Ｐｙはブリード２
５８に対するアーマチュア弁２６０の位置により調整さ
れる。この弁位置はエレクトロニックガバナー５０から
端子２５７．２５９への制御電流Ｉｇの入力に比例して
いる。

第５図にブロック図で示されているガスジェネレーター
ガバナー５０における線形電流増巾器２３８は入力に利
得を乗じて出力電流信号Ｉｇをつくる。

この増巾器２３８への入力はスケジューリング回路２４
２の出力とガスジェネレータの実際のスピードを示す信
号Ｎｇとの間の差である。スケジューリング回路の出力
はパワーレバーの角度信号ＰＬＡの関数として得られる
。このパラメーター出力はエンジンのガスジェネレータ
一部分からの所望の出力の関数であるのが好ましい。

ガバナー５０からの出力電流Ｉｇが燃料コントロールと
エレクトロニクスとの間のインターフェースとして作動
する比例ンレノイドのアーマチュア弁の位置を調整する
。この弁位置は、導管１５７を介してＰｙ制御圧力と連
絡しているオリフィス２５８からの圧力を決定する。

第３図の実施例の並列調整では、エレクトロニックガス
ジェネレーターガバナー５０がインターフェース４６を
介して圧力ｐｙを制御し、そしてメカニカルフリーター
ビンガバナーがインターフェース４４を介して圧力ｐｙ
を制御する。前の実施例の場合と同じように、フリータ
ービンガバナーケカスジエネレーターガバナーのパワー
セツティングの制限範囲を与える。

第４図に示されている第３の実施例のシステムハ、エレ
クトロニツクガスジエネレーターガノ（ナー５０とエレ
クトロニツクフリータービンガノくナー４８とガバナー
インターフェース４４．４６１を含んでいる。この場合
ガバナー４８．５０は第５．６図について既に説明しだ
のと同じであり、そしてインターフェース４４．４６は
ブリード２６２．２６３を調整する比例ソレノイド２６
０　、２６１である。

これらのブリードは導管１５７と１５９を介して導管１
５８のＰｙ正圧力連絡している。特に、ガスジエネ、レ
ーターガバナーがパラメーターＰＬＡ、　　Ｎｇに対し
てＰｙ正圧力制御し、そして自由タービンガバナーがパ
ラメーターＮｆ　、　Ｎｒ　、　ＣＬＰに対してｐｙ正
圧力制御する。

前の２つの実施例の場合のように、フリータービンガバ
ナーがガスジェネレーターガノ（ナーのだめのパワーセ
ツティングの制限範囲を与えるのが好ましい。このよう
にして二重ガバナーを使用する空気式燃料コントロール
の並列調整を行なう。

両ガバナーはエレクトロ二ソクのものであり、そＬ−Ｃ
エンジンの制御が健全なコントロ−ルニヨリ扱われるよ
うに閉じた位置で機能を停止するインターフェースが両
ガバナーに設けられている。

ガバナー４８，５０と空気式コントロールとの間ノエレ
クトロ二ツクインターフェースが比例ソレノイドとオリ
フィスの組合せとして３つの実施例に示されている。こ
のインターフェースは可動アーマチュアを有せる幾つか
の電気的に応答する装置によって実現するのが有利であ
る。第８．９図はこれらの装置のうち２つを示している
。

第８図にピン３０４の周シを回動するアーマチュア３０
６を有するトルクモータが示されている。磁極片３１６
．３１８に施したコイルに電流を流すことにより磁極片
に生じる磁界によりアーマチュア３Ｇ、４が引かれる。

ガバナー４８．５０の一方へ導線３１２．３１４を接続
することにより、電流Ｉｆ、Ｉｇを使って磁界を変え、
従ってアーマチュア３０６の位置を変えることができる
。所定のオリフィス面積を有するノズル又はブリード３
０８への制御圧力Ｐｙの入力は、ブリードに対してアー
マチュア３０６が位置を変えるので電流により規制され
る。

既に説明したのと同様の調整作用は、ｐｙ正圧力ガバナ
ー出力電流の関数として燃料流を変えるときに生じる。

更に、大気への圧力排出口３０５を設けて圧力制御を改
善する。ノズル３０７はアーマチュア／ブリード組合せ
に対し垂直に位置ぎめし、そしてノズル３０７はきれい
な通路を確保するよう導管２２０へ連通するようにでき
る。

又は、第９図に示すエレクトロ二ソクインターフェース
をエレクトロニックガバナー４８．５０のどちらかのた
めに設けることができる。この図においては、ステッパ
ーモーター３３０は軸３３６により円板カム３３８へ接
続されて因る。回転角に対し予定の位置を周縁が形成す
るカム３３８は、入力電流に応じてモーターにより回転
させられる。ステップカムの制御電流は、カムを位置ぎ
めするためのガバナーの出力電流Ｉｆ、Ｉｇのいずれか
である。カム３３８が回転すると、カムへフォロアー３
４２が取付けられているため弁部材３４４の点３４０を
中心として回動を生じさせる。ブリード３４６に対する
弁部材３４４の位置ぎめにより圧力ｐｙは変えられる。

導管２２０に通じるノズル３４８はエンジノの始動ンー
ケンスのだめ設けられており、そして口３３７は大気排
出口である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って製作されたガスタービンエンジ
ンの燃料コントロールシステムノブロック図である。 第２図は第１図に示した空気式燃料コントロールフリー
タービンガバナーとガスジェネレーターガバナーの断面
図である。 第３図は本発明の第２の実施例の一部の断面側面図であ
り、第２図に示す空気式燃料コントロールへのメカニカ
ルフリータービンガバナーとエレクトロニックガスジェ
ネレーターガイ（ナーのインターフェースを示している
。 第４図は本発明の第３の実施例の一部の断面側面図であ
り、第２図に示す空気式燃料コントロールへのエレクト
ロニックガスジェネレーターガバナーとエレクトロニッ
クフリータービンガバナーのインターフェースを示して
いる。 第５図は第３．４図のエレクトロニックガスジェネレー
ターガバナーの電気系統図である。 第６図は第２．４図のエレクトロニックフリータービン
ガバナーの電気系統図である。 第７図は第２，３，４図のエレクト自ニックガバナーの
だめの制御電流Ｉｇ、Ｉｆの関数として燃料対空気比Ｗ
ｆ　／　Ｐｃを表わすグラフである。 第８図は第２．３．４図に示すエレクトロニックガバナ
ーインターフェース４４，４６の第２の実施例の略図で
ある。 第９図は第２．３．４図に示すエレクトロニックガバナ
ーの第３の実施例の略図である。 第１０図はシステムの調整作用を説明する、ガスジェネ
レータースピードＮｇの関数としての燃料対空気比ｗｆ
　／　ｐｃをを表わすグラフである。 第１１図はシステムの調整作用を説明する、フリーター
ビンスピードＮｆの関数としてフリータービンからの出
力Ｐを表わすグラフである。 １０・・ガスタービンエンジン、１２．１４・・コンプ
レッサー、１８・・バーナーチャンバー、２０．２２・
・タービン、２４・・フリータービン、３０・・ロータ
ー、３４・・空気式燃料計量装置、４４．４６・・ガバ
ナーインターフェース、４８・・フリータービンガバナ
ー、５０・・ガスジェネレーターガバナー、１００　、
１０２・・空気式制御回路、２３４・・スケジューリン
グ回路。 ＦＩＧ、　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　少なくとも一つのコンプレッサー（１２，１
   ４）と、タービンスプール（２０，２２）と、フリータ
   ービン（２４）　トを有する形式のガスタービンエンジ
   ン（１０）の燃料コントロールシステムであって、空気
   燃料計量装置（３４）とメカニカルガバナー（５０）と
   を備え、前記の空気燃料計量装置は主燃料通路（１０８
   ，１１０）、この通路の計量弁（１１４）この計量弁の
   だめの９気コントロールシステム（１００）を含み、こ
   の空気コントロールシステムは室（１５６）　、この室
   の中のガバナーベロー（１４２，）、このベローを前記
   の計量弁へ接続するリンク（１４６）、前記のベローの
   く側へ変調したコンプレッサー排出圧力を伝えるだめの
   第１の通路（１５８）、前記のベローの他側へ前記のコ
   ンプレッサーの排出圧力を接続し、そして第１のブリー
   ド（１６１）を有する第２の通路（１５２）及びこの第
   ２の通路内に第２のブリード（１９４）を含み、前記の
   メカニカルガバナー（５０）はターピノスピード（Ｎｇ
   ）に応答して前記の第１のブリード（１６１）を制御す
   るようにしたガスタービンエンジンの燃料コントロール
   システムにおいて、フリータービンスピード（Ｎｆ）に
   応答して所望のエンジン出力を示す電気信号（Ｉｆ）を
   発生するエレクトロニックガバナー（４８）とこの電気
   信号（Ｉｆ）に従って前記の第２のブリード（１９４）
   を制御する装置（４４）とを備えることを特徴とする、
   ガスタービンエンジンの燃料コントロールシステム。 （２）前記のブリード制御装置（４４）が前記の電気信
   号（Ｉｆ）に比例して第２のプＩＪ　−ト（１９Ｍ）の
   開きを調節するアーマチュア（１９６）を有する比例ソ
   レノイド（１９８）である特許請求の範囲第１項に記載
   の燃料コントロールシステム。 （３）前記のブリード制御装置（４４）が前記の電気信
   号（Ｉｆ）に比例して第２のブリード（３０８）の開き
   を調節する回動アーマチュア（３０６）を有するトルク
   モーターである特許請求の範囲第１項に記載の燃料制御
   システム。 （４）前記のブリード制御装置（４４）が前記の電気信
   号（Ｉｆ）に比例して第２のブリード（３４６）の開き
   を調節する可動アーマチュア（３４４）を有するステッ
   パーモーターである特許請求の範囲第１項に記載の燃料
   制御システム。 （５）　　少なくとも一つのコンプレッサー（１２，１
   ４）と、タービンスプール（２０，２２）と、フリータ
   ービン（２４）とを有する形式のガスタービンエンジン
   （１０）の燃料コントロールシステムであって、空気燃
   料計量装置（３４）とメカニカルガバナー（４８）とを
   備え、前記の空気燃料計量装置は主燃料通路（１０８、
   １１０）、この通路の計量弁（１１４）、この計量弁の
   ための空気コントロールシステム（１ｏｏ）を含み、こ
   の空気コ、ントロールシステムは室（１５６）　、この
   室の中のガバナーベロー（１４２）　、とのベローを前
   記の計量弁へ接続するリック（１４６）　、前記のベロ
   ーの一側へ変調したコンプレッサー排出圧力を伝えるだ
   めの第１の通路（１５８）、前記のベローの他側へ前記
   のコンプレッサーの排出圧力を接続し、そして第１のブ
   リード（２５０）を有する第２の通路（ｔ　５　ｚ、）
   及びこの第２の通路内に第２のブリード（２５８）を含
   み、前記のメカニカルガバナー（４８）はフリータービ
   ンスピード（Ｎｆ　）に応答して前記の第１ののブリー
   ド（２５０）を制御するようにしたガスタービンエンジ
   ンの燃料コントロールシステムにおいて、タービンスピ
   ード（Ｎｇ）に応答して所望のエンジン出力を示す電気
   信号（Ｉｇ）を発生するエレクトロニックガバナー（５
   ｏ）とこの電気信号（Ｉｇ）に従９て前記の第２のブリ
   ード（２５８）を制御する装置（４６）とを備えること
   を特徴とする、ガスタービンエンジンの燃料コントロー
   ルシステム。 （６）前記のブリード制御装置（４６）が電気信号（Ｉ
   ｇ）に比例して第２のブリード（２５Ｂ　）の開きを調
   節するアーマチュア（２６０）を有する比例ソレノイド
   （２５６）である特許請求の範囲第５項に記載の燃料コ
   ントロールシステム。 （力　前記のブリード制御装置（４６）が電気信号（Ｉ
   ｇ）に比例して第２のブリード（３０８）の開きを調節
   するトルクモータである特許請求の範囲第５項に記載の
   燃料コントロールシステム０ （８）　　前記のブリード制御装置（４６）が電気信号
   （Ｉｇ）に比例して第２のブリード（３４６）の開きを
   調節する可動アーマチュア（３４４）を有するステッパ
   ーモーターである特許請求の範囲第５項に記載の燃料コ
   ントロールシステム。 （９）　　少なくとも一つのコンプレッサー（１２，１
   ４）と、タービンスプール（２０，２２）と、フリータ
   ービン（２４）トｔ［する形式のガスタービンエンジン
   （１０）の燃料コントロールシステムであって、空気燃
   料計量装置（３４）を備え、この空気燃料計量装置は主
   燃料通路（１０８）、（１１０）、この通路の計量弁（
   ’１１４）、この計量弁のだめの空気コントロールシス
   テム（１ｏｏ）を含み、この空気コントロールンステム
   は室（１５６）、この室の中のガバナーベロー（１４２
   ）、とのベローを前記の計量弁へ接続するリンク（１４
   ６）　、前記のベローの一側へ変調したコンプレッサー
   排出圧力を伝えるだめの第１の通路（１５８）　、前記
   のベローの他側へ前記のコンプレッサーの排出圧力を接
   続し、そして第１のブリード（２６３）　　を有する第
   ２の通路（１５２）及ヒコ（７）第２の通路内に第２の
   ブリード（２６２）を含む燃料コントロールシステムに
   おいて、フリータービンスピード（Ｎｆ　）に応答して
   所望のエンジン出力を表わす第１の電気信号Ｉｆを発生
   するだめのエレクトロニックガバナー（４８）、前記の
   第１の電気信号（Ｉｆ、）に従って前記の第１と第２の
   ブリード（２６２，２６３）の一方を制御する装置（４
   ４）　、タービンスピード（Ｎｇ）に応答して所望のエ
   ンジン出力を表わす第２の電気信号を発生するエレクト
   ロニックガバナー（５ｏ）及び前記の第２の電気信号（
   Ｉｇ）に応答して前記の第１と第２のブリード（２６２
   、２６３）の他力を制御するだめの装置（４６）を備え
   ることを特徴とする、ガスタービンエンジンの燃料コン
   トロールシステム。 ＯＩ　　一方のブリード制御装置（４４）が第１の電気
   信号（Ｉｆ）に比例して一つのブリード（２６“こ・２
   ）の開きを調節する可動アーマチュアを有する電気的に
   応答する装置（２６０，３０６，３３０）であり、比例
   イレノイド、トルクモーターそしてステッパーモーター
   のいずれかである特許請求の範囲第９項に記載の燃料コ
   ントロールシステム。 ０１）他方のブリード制御装置（４６）が第２の電気信
   号（Ｉｇ）に比例して他方のブリード（２６３）の開き
   を調節する可動アーマチュアを有する電気的に応答する
   装置（２６０，３０６，３３０）でであって、比例ソレ
   ノイド、トルクモーターそしてステッパー、モーターの
   いずれかである特許請求の範囲第９項に記載の燃料コン
   トロールシステム。