JPS5918239A - Control apparatus for gas-turbine engine - Google Patents
Control apparatus for gas-turbine engineInfo
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- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は自動車用2軸ガスタービンエンジンの制御装置
に関し、特に排気浄化機能に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for a two-shaft gas turbine engine for an automobile, and particularly to an exhaust purification function.
従来の自動車用2軸ガスタービンエンジン(以ド弔にガ
スタービンと記す)の制御装置としては。As a control device for a conventional two-shaft gas turbine engine for automobiles (hereinafter referred to as gas turbine).
例えば特開昭52−47113号等がある。For example, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-47113.
ガスタービンの燃焼は低圧下における連続燃焼であり、
火炎の最高温度はピストンエンジンの温度に比べて低い
。そのためCO,HC及びNOxの排出量も少ないので
、ピストンエンジン程の排気浄化装置は必要とされない
。Gas turbine combustion is continuous combustion under low pressure.
The maximum temperature of the flame is low compared to the temperature of the piston engine. Therefore, since the amount of CO, HC, and NOx emitted is small, an exhaust purification device as large as that of a piston engine is not required.
しかし、第6図に示すように、NOxの排出量はCOや
HCに比べて多いので、これを低減する必要がある。However, as shown in FIG. 6, the amount of NOx emitted is larger than that of CO and HC, so it is necessary to reduce it.
NOxを減少させる方式としては1次のごときものがあ
る。There is a first-order method for reducing NOx.
A、 2段燃焼方式
これは燃焼用空気を2段階に分けて供給し、1段目にお
いては空気比を1以下で燃焼させ、その後、2段目で不
足分の空気を送り込んで急速1こ燃焼を完結させる方式
である。A. Two-stage combustion method In this method, combustion air is supplied in two stages.In the first stage, combustion is performed at an air ratio of 1 or less, and then in the second stage, the insufficient amount of air is sent in to quickly start the first combustion. This method completes combustion.
B、水噴射方式
これは燃焼器内の火炎付近あるいはその上流に霧状の水
または蒸気を噴射することにより、火炎の温度を低下さ
せてNoヶを減少させるものである。B. Water injection method In this method, atomized water or steam is injected near or upstream of the flame in the combustor to lower the temperature of the flame and reduce the number of flames.
C1水と燃料のエマルジョン方式
多量の水と燃料とをミクロン単位の大きさの粒子として
混合させておき、それを噴射して燃焼させるもの。C1 Water and fuel emulsion method A large amount of water and fuel are mixed in the form of micron-sized particles, which are then injected and combusted.
D、触媒燃焼器方式 触媒反応によって気化させた燃料を燃焼させるもの。D. Catalytic combustor system A device that burns vaporized fuel through a catalytic reaction.
E、 均一な希薄混合気方式
通常は空燃比30〜40程度の混合気を用%zでl、i
るが、この方式では空燃比50〜60程度の希薄混合気
を燃焼させることによってNOxを減少させるものであ
る。E. Uniform lean mixture system Usually uses a mixture with an air-fuel ratio of about 30 to 40.
However, this method reduces NOx by burning a lean mixture with an air-fuel ratio of about 50 to 60.
」〕記A−Eの方式のうち、A−Dの方式(マ、自動車
用ガスタービンの対策としては、コスト、信1頼性及び
エンジン計股上において困難な点力糧ある。] Of the methods A to E, methods A to D (Ma) have difficult countermeasures for automobile gas turbines in terms of cost, reliability, and engine design.
これに対してEの方式は、実用化が容易であり。On the other hand, method E is easy to put into practical use.
かつ燃費が向上するという効果もあるので、最も有望で
ある。It is also the most promising because it also has the effect of improving fuel efficiency.
しかし、単に希薄混合気を用いると、失火しやすくなり
、また加速時等における運転性が悪くなるという問題が
ある。However, if a lean mixture is simply used, there are problems in that misfires tend to occur and drivability during acceleration etc. deteriorates.
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、 N
oy、を有効に減少させ、しかも失火を生じるおそれも
なくした制御装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and N
It is an object of the present invention to provide a control device that effectively reduces oy and eliminates the risk of misfire.
」−記の目的を達成するため本発明においては。”-In order to achieve the above-mentioned objects, in the present invention.
混合気を従来より希薄側に設定すると共に2点火装置を
運転中は常時作動させることによって失火を生じさせな
いように構成している。The air-fuel mixture is set to be leaner than before, and the dual ignition device is always activated during operation to prevent misfires.
また本発明においては、複数の点火装置を備え通常運転
時はそのなかの一個のみを作動させ、特定の運転状態(
急加速時等)のときには、全ての点火装置を作動させる
と共に、混合気を通常運転時より濃くするように制御す
ることにより、失火を防止すると共に運転性も向」ニさ
せるように構成している。Further, in the present invention, a plurality of ignition devices are provided, and only one of them is activated during normal operation, and a
During sudden acceleration, etc.), all ignition devices are activated and the mixture is controlled to be richer than during normal operation, thereby preventing misfires and improving drivability. There is.
以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below based on the drawings.
第1図は本発明を適用するガスタービンの概略図である
。FIG. 1 is a schematic diagram of a gas turbine to which the present invention is applied.
第1図において、コンプレッサタービン2は。In FIG. 1, a compressor turbine 2 is shown.
コンプレッサ軸3を介してコンプレ・、す1を駆動する
。このコンプレノサ1は図示していなし)空気取入口か
ら空気を吸い込んで圧縮し、熱交換器5に送り込む。こ
の熱交換器5で予熱された空気は燃焼器6に流入する。A compressor 1 is driven via a compressor shaft 3. This compressor 1 (not shown) sucks air from an air intake, compresses it, and sends it to the heat exchanger 5. The air preheated by the heat exchanger 5 flows into the combustor 6.
この燃焼器6には図示していない燃料噴射弁から燃料が
噴射される。この燃料は熱交換器5で予熱された空気と
共に燃焼する燃焼することで熱せられたガスは、まずコ
ンプレッサタービン2を駆動して回転させる。コンプレ
ッサタービン2を回転させたガスは、可変ノズル8を介
してパワータービン7も回転させ、熱交換器5を通り、
コンプレ・ソサ1から吸入した空気を温めた後、大気に
放出される。ノぐワータービン7は、パワータービン軸
9を介して変速ギア10を回1転させ、駆動軸11を通
じて負荷である車輪12を駆動する。Fuel is injected into the combustor 6 from a fuel injection valve (not shown). This fuel is combusted together with preheated air in the heat exchanger 5. The gas heated by the combustion first drives the compressor turbine 2 to rotate. The gas that rotated the compressor turbine 2 also rotates the power turbine 7 via the variable nozzle 8, passes through the heat exchanger 5,
After warming the air taken in from Compresosa 1, it is released into the atmosphere. The power turbine 7 rotates a transmission gear 10 once through a power turbine shaft 9, and drives wheels 12, which are loads, through a drive shaft 11.
次に第2図、第3図を用いてガスタービンの制御につい
て説明する。Next, control of the gas turbine will be explained using FIGS. 2 and 3.
第2図は閉ループ制御の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of closed loop control.
第2図において、13はガスタービン本体である。In FIG. 2, 13 is a gas turbine main body.
閉ループ制御は、まず目標回転数設定器14で、主に回
転数の要求値であるアクセルの踏み量により目標同転数
を決め、その目標値に対応した燃料値をコントローラ1
5で演算し、燃料噴射弁を含む燃料系16を駆動してコ
ンプレッサタービン(図示せず、第1図の2)を回転さ
せる。この回転数は回転センサ17で検出され、前述の
目標回転数との偏差を演算され、偏差が零゛になるよう
に制御される。In closed-loop control, the target rotation speed setter 14 first determines the target rotation speed based on the amount of accelerator pedal depression, which is the required value for the rotation speed, and then sets the fuel value corresponding to the target value to the controller 1.
5 and drives the fuel system 16 including the fuel injection valve to rotate the compressor turbine (not shown, 2 in FIG. 1). This rotational speed is detected by the rotation sensor 17, the deviation from the aforementioned target rotational speed is calculated, and the deviation is controlled to be zero.
一方、目標温度設定器18は1回転数に応じて最も効率
が良(なるように予め定めた目標温度値を。On the other hand, the target temperature setting device 18 sets a predetermined target temperature value to be the most efficient according to the number of rotations.
関数発生器によって発生し、出力する。この目標温度値
に従ってコントローラ19が制御信号を出力し、 ii
J変ノズル20(第1図の8に相当)の開度を制御する
。Generated and output by a function generator. The controller 19 outputs a control signal according to this target temperature value, ii
The opening degree of the J-variable nozzle 20 (corresponding to 8 in FIG. 1) is controlled.
この可変ノズル20の開度も、前記の燃料系と同様に、
ガス温度センサ21で検出した実際の温度(例えば燃焼
器の出1」温度)と目標温度値との偏差が零になるよう
にフィードバック制御される。The opening degree of this variable nozzle 20 is also the same as in the fuel system described above.
Feedback control is performed so that the deviation between the actual temperature detected by the gas temperature sensor 21 (for example, the combustor output temperature) and the target temperature value becomes zero.
次に第3図は、第2図で示した概念図をより具体的に示
した図である。Next, FIG. 3 is a diagram showing the conceptual diagram shown in FIG. 2 in more detail.
第3図において+ N81は始動開始直後の目標回転数
を与える信号、N82は始動直後等における低回転のア
イドル時の目標回転数を与える信号であり、スイッチS
Wlによっていずれか一方が選択され、−次遅れ回路2
2を通って加算器23へ送られる。In Fig. 3, +N81 is a signal that gives the target rotation speed immediately after starting, and N82 is a signal that gives the target rotation speed during low-speed idling immediately after starting.
Either one is selected by Wl, and -next delay circuit 2
2 and is sent to the adder 23.
またNsaは上記NSI + NS2より高いアイドル
時の目標回転数を与える信号であり、 Acはアクセル
ペダル開度に対応した目標回転数を与える信号である。Further, Nsa is a signal that gives a target rotational speed during idling that is higher than the above-mentioned NSI + NS2, and Ac is a signal that gives a target rotational speed corresponding to the accelerator pedal opening.
これらの信号NS3. ACもそれぞれスイッチsw2
. SW、3を介して加算器23へ送られる。これらの
スイッチSW、〜SW、3は運転状態に応じて開閉する
ようになっている。These signals NS3. AC is also switch sw2
.. It is sent to the adder 23 via SW, 3. These switches SW, -SW, 3 are opened and closed depending on the operating state.
上記の信号は、加算器23で加算されたのち、最大回転
数を定めるリミッタ24を通り、目標回転数信号S1と
して偏差検出回路25へ送られる。After the above signals are added by an adder 23, they pass through a limiter 24 that determines the maximum rotation speed and are sent to the deviation detection circuit 25 as a target rotation speed signal S1.
偏差検出回路25は9回転センサ17から送られる実回
転数信号S2と」1記目標回転数信号S1との偏差に対
応した偏差信号S3を出力する。The deviation detection circuit 25 outputs a deviation signal S3 corresponding to the deviation between the actual rotational speed signal S2 sent from the 9th rotation sensor 17 and the target rotational speed signal S1.
最小値優先回路26は、後述する温度の偏差信号S8と
上記の偏差信号S3とのうちの小さい方を最小値信号S
4として出力する。The minimum value priority circuit 26 selects the smaller of the temperature deviation signal S8 (to be described later) and the deviation signal S3 (described above) as the minimum value signal S.
Output as 4.
PID回路27は、最小値信号S4に比例した値、積分
した値及び微分した値をそれぞれ加算して制御信号S5
を作る。The PID circuit 27 adds a value proportional to the minimum value signal S4, an integrated value, and a differentiated value to generate a control signal S5.
make.
この制御信号S5は、スイッチSW4を介して駆動回路
29に送られる。駆動回路29は制御信号S5に対応し
た駆動信号S7を出力し、それによって燃料噴射弁30
を駆動して目標回転数にするのに必要な量の燃料をガス
タービンJ3に供給する。This control signal S5 is sent to the drive circuit 29 via the switch SW4. The drive circuit 29 outputs a drive signal S7 corresponding to the control signal S5, thereby causing the fuel injection valve 30 to
The amount of fuel necessary to drive the engine to the target rotation speed is supplied to the gas turbine J3.
なおスイッチSW4は1通常運転時はPIDM路27側
に接続されているが、始動時には一定時間のあいだ始動
時燃料設定回路28側に切換えられる。Note that the switch SW4 is connected to the PIDM path 27 side during normal operation, but is switched to the starting fuel setting circuit 28 side for a certain period of time at the time of starting.
始動時燃料設定回路28は、始動時に適した燃料噴射量
を与える信号S6を出力する。この信号S6の値は、温
度やその他の運転パラメータに応じて定められる値であ
り、始動開始時点からの経過時間に応じて変化するよう
になっている。The starting fuel setting circuit 28 outputs a signal S6 that provides an appropriate fuel injection amount at starting. The value of this signal S6 is determined depending on the temperature and other operating parameters, and changes depending on the elapsed time from the start of the engine.
一方、温度制御は、 −DJ変ノズル37の開度を制御
することによって行なう。On the other hand, temperature control is performed by controlling the opening degree of the -DJ variable nozzle 37.
まず関数発生器31は、実回転数信号S2の値に応じて
、予め定められた関数に従った目標温度信号を算出し、
それに大気温度To等による補正を加えた目標温度信号
S9を出力する。この目標温度信号S9はオペアンプ3
2を介して出力される。First, the function generator 31 calculates a target temperature signal according to a predetermined function according to the value of the actual rotation speed signal S2,
The target temperature signal S9 is outputted by adding correction based on the atmospheric temperature To, etc. to the target temperature signal S9. This target temperature signal S9 is the operational amplifier 3
2.
目標温度信号S9は、最大温度を定めるリミッタ33を
通って偏差検出回路34に送られる。The target temperature signal S9 is sent to the deviation detection circuit 34 through a limiter 33 that determines the maximum temperature.
偏差検出回路34は、ガス温度センサ21から送られる
実温度信号S+o (ガス温度に対応した値)と上記の
リミッタ33の出力との偏差に対応した偏差信号S8を
出力する。これが前記の最小値優先回路26に送られる
。The deviation detection circuit 34 outputs a deviation signal S8 corresponding to the deviation between the actual temperature signal S+o (value corresponding to the gas temperature) sent from the gas temperature sensor 21 and the output of the limiter 33 described above. This is sent to the minimum value priority circuit 26 mentioned above.
また目標温度信号S9は、偏差検出回路35にも送られ
、ここで実温度信号SIOとの偏差に対応した偏差信号
SOが検出される。The target temperature signal S9 is also sent to the deviation detection circuit 35, where a deviation signal SO corresponding to the deviation from the actual temperature signal SIO is detected.
この偏差信号811は、スイッチSW5を介して駆動回
路36に送られる。This deviation signal 811 is sent to the drive circuit 36 via switch SW5.
駆動回路36は、偏差信号811に対応した駆動信号8
12を出力し、それによって可変ノズル37の開度が制
御されて、ガス温度が目標温度と一致するように制御さ
れる。The drive circuit 36 generates a drive signal 8 corresponding to the deviation signal 811.
12, thereby controlling the opening degree of the variable nozzle 37 so that the gas temperature matches the target temperature.
なおTR,は加速時、 TR2は減速時、 STはスタ
ート時、 REはサージングを回避する時に、可変ノズ
ル37の開度をそれらの状態に適合した特定の位置に制
御するための信号であり、それぞれの場合にスイッチS
W6〜SW9のうちの該当するものがオンになって、必
要な信号が駆動回路36に送られる。Note that TR is a signal for controlling the opening degree of the variable nozzle 37 to a specific position suitable for the conditions when accelerating, TR2 when decelerating, ST when starting, and RE when avoiding surging. Switch S in each case
The corresponding one of W6 to SW9 is turned on, and a necessary signal is sent to the drive circuit 36.
なおこの時はスイッチSWsはオフになる。Note that at this time, the switch SWs is turned off.
なお、第1図のコンプレッサ1の入口に可変案内翼を設
け、コンプレッサlに入る空気に適当な旋回を与えるこ
とにより、コンプレッサの同一回転数における燃料消費
を減少させ、アイドリング時の燃費を向」ニさせること
も行なわれている。Furthermore, by providing a variable guide vane at the inlet of the compressor 1 shown in Fig. 1 and giving appropriate swirl to the air entering the compressor 1, fuel consumption at the same rotation speed of the compressor can be reduced and fuel consumption during idling can be improved. It is also practiced to make
次に、第4図は本発明の一実施例図である。Next, FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
第4図において、制御用のマイクロコンピュータ38は
、 CPU39.入出力装置40. RAM41. R
OM42から構成されており、二つの点火装置43.4
4を制御する一つの点火信号S13.S14を出力する
。In FIG. 4, the control microcomputer 38 includes a CPU 39. Input/output device 40. RAM41. R
Consists of OM42, two igniters 43.4
One ignition signal S13.4 controlling the ignition signal S13. Output S14.
またアクセル位置信号815は、アクセルペダルの踏角
に対応した信号、ニュートラル信号816はガスタービ
ンと負荷との間に接続された変速機(第1図の10に相
当)がニュートラル(中立)であることを示す信号であ
る。Further, the accelerator position signal 815 is a signal corresponding to the depression angle of the accelerator pedal, and the neutral signal 816 indicates that the transmission (corresponding to 10 in Fig. 1) connected between the gas turbine and the load is neutral. This is a signal indicating that
また燃焼器6において、第1図のコンプレッサ1で圧縮
され、熱交換器5で予熱された空気(図中に破線で示す
)が、ライナ46の各ポートから吸入される。Furthermore, in the combustor 6, air (indicated by broken lines in the figure) that has been compressed by the compressor 1 in FIG.
一方、燃料パイプ49を介して供給された燃料は燃料噴
射弁48から噴射され、スワラ47によって吸入空気と
混合しながらスワールされ9点火プラグ50によって点
火され、燃焼する。その結果生じた高温高圧の燃焼ガス
45は、可変ノズル8を介してコンプレッサタービン7
へ送られる。On the other hand, fuel supplied through the fuel pipe 49 is injected from the fuel injection valve 48, swirled while being mixed with intake air by the swirler 47, and ignited by the spark plug 50 to be combusted. The resulting high-temperature, high-pressure combustion gas 45 is passed through a variable nozzle 8 to a compressor turbine 7.
sent to.
ガスタービンにおいては、一旦7着火すれば。In a gas turbine, once 7 ignition occurs.
その後は点火プラグを作動させなくても自動的に燃焼が
継続する。そのため従来の点火装置は、始動時にだけ作
動するようになっている。After that, combustion will continue automatically without the need to activate the spark plug. For this reason, conventional ignition systems are designed to operate only at the time of starting.
第4図の点火回路43と点火プラグ50 (以下両者を
第1点火装置と記す)とは、」1記の始動用の点火装置
であるが、従来の点火装置とは異なり、始動時のみなら
ず通常運転時にも常時作動可能になっている。The ignition circuit 43 and the spark plug 50 (hereinafter referred to as the first ignition device) in FIG. 4 are the ignition device for starting as described in 1. It can be operated at all times even during normal operation.
点火回路44と点火プラグ51(以下両者を第2点火装
置と記す)と゛は5本発明で初めて設けたものである。The ignition circuit 44 and the ignition plug 51 (hereinafter both will be referred to as a second ignition device) are provided for the first time in the present invention.
以下本発明の制御について説明する。The control according to the present invention will be explained below.
第5図は本発明の制御の一実施例を示すフローチャート
である。FIG. 5 is a flowchart showing an embodiment of control according to the present invention.
第5図において、まずガスタービンを始動するために、
Plでスタータスイッチをオンにすると。In Fig. 5, first, in order to start the gas turbine,
Turn on the starter switch with Pl.
Plで変速機がニュートラルか否か、 P3でコンプレ
ッサタービンの回転数がO(すなわち停止)か否かをそ
れぞれ判定する。この判定は第4図のニュートラル信号
816と実回転数信号S2とに応じて行なう。At P1, it is determined whether the transmission is in neutral, and at P3, it is determined whether the rotation speed of the compressor turbine is O (ie, stopped). This determination is made according to the neutral signal 816 and the actual rotational speed signal S2 shown in FIG.
PlとP3との少なくとも一つがNOの場合はP4へ行
き、始動を禁止する。なおこのとき始動を禁止した旨を
ランプやブザー等で表示しても良い。If at least one of Pl and P3 is NO, the process goes to P4, and starting is prohibited. At this time, a lamp, buzzer, etc. may be used to indicate that starting is prohibited.
次にPl、P3が両方ともYESのとき、すなわち変速
機がニュートラル(手動変速機でニュートラル位置、自
動変速機ではニュートラルレンジ又(」パーキングレン
ジであれば良い)であり、かつコンプレッサタービンが
停止しているときにはP5へ行き、スタータモータを作
動させると共に第1点火装置の点火回路43を作動させ
1点火プラグ50で火花放電を生じさせる。Next, when Pl and P3 are both YES, that is, the transmission is in neutral (neutral position for manual transmissions, neutral range or parking range for automatic transmissions), and the compressor turbine has stopped. If so, the process goes to P5, where the starter motor is activated and the ignition circuit 43 of the first ignition device is activated to cause the first ignition plug 50 to generate a spark discharge.
次にP6で時間カウントを行ない、上記の作動を開始さ
せてからの経過時間が所定時間t1に達したか否かを判
定する。Next, in P6, time is counted and it is determined whether or not the elapsed time since the start of the above operation has reached a predetermined time t1.
上記の経過時間が1.に達するとPlへ行き、始動燃料
の噴射を開始する。The above elapsed time is 1. When it reaches Pl, it starts injecting the starting fuel.
これによって着火に成功してガスタービンが自立運転を
開始するとP8へ行き9通常の燃料噴射量及び可変ノズ
ル開度の制御が行なわれる。As a result, when ignition is successful and the gas turbine starts self-sustaining operation, the process goes to P8 and normal control of the fuel injection amount and variable nozzle opening degree is performed.
この通常制御は、基本的には第3図の説明と同様である
が9本発明においては次の2点が異なっている。This normal control is basically the same as the explanation in FIG. 3, but the following two points are different in the present invention.
まず従来の制御装置においては2着火に成功すると点火
装置が停止するようになっているが9本発明の場合には
着火後も第1点火装置が作動を続け、常時点火するよう
になっている。First, in the conventional control device, the ignition device stops when the second ignition is successful, but in the case of the present invention, the first ignition device continues to operate even after ignition, and always ignites. .
また従来の混合気(通常運転時)は空燃比30〜40程
度であるが1本発明の場合には空燃比を50〜60程度
に設定する。このような希薄混合気を用いても、常時点
火しているので失火するおそれはない。Further, the conventional air-fuel mixture (during normal operation) has an air-fuel ratio of about 30 to 40, but in the case of the present invention, the air-fuel ratio is set to about 50 to 60. Even if such a lean mixture is used, there is no risk of misfire because the fuel is always ignited.
次にガスタービンが動作している間は、所定の周期で回
転速度の加減速の判定を行なう(P9)。Next, while the gas turbine is operating, acceleration/deceleration of the rotational speed is determined at predetermined intervals (P9).
加減速の判定は、アクセル位置信号815や実回転数信
号S2に応じて行なうことが出来る。The acceleration/deceleration can be determined according to the accelerator position signal 815 and the actual rotational speed signal S2.
アクセル位l信号815が前記のごとくアクセルペダル
の踏角に対応したアナログ電圧信号である場合は、その
電圧の値又は電圧の変化率から加減速を判定することが
出来る。If the accelerator position l signal 815 is an analog voltage signal corresponding to the depression angle of the accelerator pedal as described above, acceleration or deceleration can be determined from the value of the voltage or the rate of change of the voltage.
マタアクセル位置信号SI5が、アクセルペダルの踏角
によってオン・オフするスイッチの信号である場合は、
該スイッチのオンから所定時間を加速とし、スイッチの
オフから所定時間を減速と判定するように構成してもよ
い。If the master accelerator position signal SI5 is a switch signal that turns on and off depending on the depression angle of the accelerator pedal,
It may be configured such that a predetermined period of time from turning on the switch is determined as acceleration, and a predetermined period of time from turning off the switch is determined to be deceleration.
また実回転数信号S2で与えられるコンプレッサタービ
ンの回転数の上昇、下降の程度から判定することも出来
る。Further, it can also be determined based on the degree of increase or decrease in the rotation speed of the compressor turbine given by the actual rotation speed signal S2.
P9でYESの場合すなわち加減速時には、空燃比が過
渡的に変動して失火しやすくなるので、 PIOで第
2点火装置の点火回路44も作動させ、第1と第2の両
点火装置で点火を行なう。If YES in P9, that is, during acceleration/deceleration, the air-fuel ratio fluctuates transiently and misfires are likely to occur, so PIO also activates the ignition circuit 44 of the second ignition device, and both the first and second ignition devices ignite. Do the following.
このように両方の点火装置で点火を行なうと。When igniting with both ignition devices like this.
空燃比が変動した場合でも失火するおそれが少なくなる
。Even if the air-fuel ratio fluctuates, there is less risk of misfire.
なお9通常、始動用の点火回路43は、比較的低電圧(
3kV程度)で高エネルギー(05〜2J)のCDI点
火装置を用いている。このように低電圧で高エネルギー
であると9点火プラグ50の寿命が短くなりやすい。Note that the ignition circuit 43 for starting normally operates at a relatively low voltage (
A high energy (about 3kV) and high energy (05 to 2J) CDI ignition system is used. When the voltage is low and the energy is high as described above, the life of the spark plug 50 tends to be shortened.
したがって第1点火装置で始動を完了したら第11点火
装置を停止させて第2点火装置を作動させ7通常運転時
は第2点火装置を常時作動させておき。Therefore, when starting is completed with the first ignition device, the 11th ignition device is stopped and the second ignition device is activated. 7. During normal operation, the second ignition device is always activated.
加減速時には第1と第2の両点火装置を作動させるよう
に構成しても良い。The configuration may be such that both the first and second ignition devices are activated during acceleration and deceleration.
上記の第2点火装置としては、同一の点火エネルギーで
あれば高圧の装置を用いた方が9点火プラグ51の寿命
が長くなり、常時作動させるのに適している。As the above-mentioned second ignition device, if the ignition energy is the same, using a high-pressure device will extend the life of the ignition plug 51 and is suitable for constant operation.
第7図はCDI点′火装置の一例図である。FIG. 7 is an example of a CDI ignition system.
第7図において、DC−AC変換器53は、ノスツテ!
J 52の直流を交流に変換する。その交流を昇圧トラ
ンス54で昇圧し、ダイオード55で整流してコンデン
サ56に蓄える。トリガ回路58はマイクロコンピュー
タ38からの点火信号SI3. SI4 (所定の周期
で発生)が与えられると、トリが信号SI7を出力する
。サイリスタ57は、トリガ信号817が与えられると
導通し、それによってコンデンサ56の電荷による電流
が昇圧トランス59へ流れ、2次側に高電圧が発生する
。その高電圧によって点火プラグ50又は51で火花放
電が生じて点火が行なわれる。In FIG. 7, the DC-AC converter 53 is connected to the NOTSUTTE!
J 52 converts direct current to alternating current. The alternating current is boosted by a step-up transformer 54, rectified by a diode 55, and stored in a capacitor 56. Trigger circuit 58 receives ignition signal SI3. from microcomputer 38. When SI4 (occurs at a predetermined period) is applied, the bird outputs signal SI7. When the trigger signal 817 is applied to the thyristor 57, the thyristor 57 becomes conductive, whereby a current due to the charge in the capacitor 56 flows to the step-up transformer 59, and a high voltage is generated on the secondary side. The high voltage causes a spark discharge at the ignition plug 50 or 51, causing ignition.
通常、始動用の点火装置としては、出力電圧が3kV程
度のものが使用されるが9本発明で常時点火するものの
場合は5kV以上の高圧の方が良い。Normally, an ignition device with an output voltage of about 3 kV is used as a starting ignition device, but in the case of an ignition device that constantly ignites according to the present invention, a high voltage of 5 kV or more is better.
また高圧、高エネルギーの場合は、上記のごときCDI
点火装置ではなく9通常のガソリンエンジンに用いられ
ている点火コイル型点火装置でエネルギーを所望の値ま
で増加させたものを用いることも出来る。In addition, in the case of high pressure and high energy, the above CDI
Instead of an ignition system, it is also possible to use an ignition coil type ignition system that is used in ordinary gasoline engines, but whose energy is increased to a desired value.
なお点火装置の型式1点火エネルギーの値等(ニガスタ
ービンの特性、空燃比の値、コスト等に応じて適宜選定
すれば良い。Note that the value of the type 1 ignition energy of the ignition device (it may be appropriately selected according to the characteristics of the gas turbine, the value of the air-fuel ratio, the cost, etc.).
また第4図、第5図の実施例においては、第1と第2の
二つの点火装置をもち、運転状態に応してその作動を制
御する場合を例示したが、一つの点火装置をもち、それ
を始動時から常時運転するように構成しても良い。In addition, in the embodiments shown in FIGS. 4 and 5, a case is illustrated in which there are two ignition devices, a first and second ignition device, and the operation of the ignition devices is controlled according to the operating condition, but the embodiments have only one ignition device. , it may be configured to operate constantly from the time of startup.
また第5図の実施例においては、加減速時にのみ両方の
点火装置を作動させるように構成しているが、その他に
も特に失火しやすい運転状態9例えば始動時、又は外気
温が極端に低い時、バッテリ電圧が低い時(スタータを
回すエネルギーより点火エネルギーの方が少なくて済み
、かつ失火を救う確率を」−げる事が出来る)等におい
ても両方の点火装置を作動させるように構成しても良い
。Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 5, both ignition devices are configured to operate only during acceleration and deceleration, but there are other operating conditions in which misfires are particularly likely to occur, such as during startup, or when the outside temperature is extremely low. Both ignition devices are configured to operate even when the battery voltage is low (the ignition energy is less than the energy needed to turn the starter, and the probability of saving a misfire can be increased). It's okay.
またコンプレッサタービンの目標回転数や実回転数、コ
ンプレッサタービンの入口温度の目標値や実温度、パワ
ータービンの出口温度の目標値や実温度等のガスタービ
ンの運転状態を示す種々のパラメータに応じて点火装置
の作動を切換えるように構成しても良い。Also, depending on various parameters indicating the operating state of the gas turbine, such as the target rotation speed and actual rotation speed of the compressor turbine, the target value and actual temperature of the inlet temperature of the compressor turbine, and the target value and actual temperature of the outlet temperature of the power turbine. The configuration may be such that the operation of the ignition device is switched.
次に、第8図は本発明の制御の他の実施例を示すフロー
チャー1・である。Next, FIG. 8 is a flowchart 1 showing another embodiment of the control of the present invention.
第8図の実施例は、第5図の実施例にpHとPI2とを
追加したものであり、急加速時を検出して燃料噴射量を
増加させるようにしたものである。The embodiment shown in FIG. 8 is obtained by adding pH and PI2 to the embodiment shown in FIG. 5, and increases the fuel injection amount by detecting sudden acceleration.
すなわち本発明においては、従来より大IIに希薄な混
合気を用いているので、急加速時には9点火エネルギー
の増加だけではどうしても加速が悪くなり、運転性が悪
化する。That is, in the present invention, since a leaner air-fuel mixture is used in the large II engine than in the past, an increase in 9 ignition energy alone inevitably leads to poor acceleration and drivability during sudden acceleration.
そのため急加速時には、第1と第2の両方の点火装置を
作動させると共に、燃料噴射量も増加させ、混合気を多
少濃くすることによって加速性を向上させている。Therefore, during sudden acceleration, both the first and second ignition devices are activated, and the fuel injection amount is also increased to make the air-fuel mixture somewhat richer, thereby improving acceleration performance.
またPalは、急加速時のみでなく、アイドリングから
の加速時、始動時及び走行開始時のように混合気を濃く
した方が特に好ましい運転状態を全て検出するように構
成した方が良い。Further, it is preferable that Pal be configured to detect not only sudden acceleration but also all operating conditions in which it is particularly preferable to enrich the air-fuel mixture, such as during acceleration from idling, at startup, and at the start of running.
またPI2の燃料の増加量は、エンジン温度の関数とし
て決定するようにすれば、 No、の排出量をあまり増
大させることなしに加速性等を有効に向上させることが
出来る。Furthermore, if the amount of increase in fuel for PI2 is determined as a function of engine temperature, acceleration, etc. can be effectively improved without significantly increasing the amount of exhaust from PI2.
以上説明したごと(本発明においては、混合気を従来よ
り希薄に設定すると共に点火装置を常時作動させるよう
に構成しているので、失火を生じるおそれなしに排気ガ
ス中のNOx成分を大巾に減少させることが出来、しか
も燃費を向」−させることが出来る。As explained above (in the present invention, the air-fuel mixture is set leaner than before, and the ignition device is configured to operate at all times, so the NOx components in the exhaust gas can be removed to a large extent without the risk of misfire. It is possible to reduce the fuel consumption and also improve fuel efficiency.
また特に失火を生じやすい運転状態のときには。Also, especially during operating conditions where misfires are likely to occur.
複数の点火装置を作動させるように構成したことにより
、失火を更に有効に防止することが出来るまた特定の運
転状態のときには、複数の点火装置を作動させると共に
燃料噴射量を増加させるように構成したことにより、希
薄混合気を用いても加速性や運転性を悪化させないよう
にすることが出来る。By configuring the engine to operate a plurality of ignition devices, misfires can be more effectively prevented.Furthermore, in certain operating conditions, the configuration is configured to operate a plurality of ignition devices and increase the amount of fuel injection. This makes it possible to prevent acceleration and drivability from deteriorating even when a lean mixture is used.
第1図は本発明を適用するガスタービンの一例図、第2
図は閉ループ制御の概略のブロック図。
第3図は閉ループ制御の詳細なブロック図、第4図は本
発明の一実施例図、第5図は本発明の制御の一実施例を
示すフローチャート、第6図は排気ガス成分濃度特性図
、第7図は点火装置の一例図第8図は本発明の制御の他
の実施例を示すフローチャートである。
符号の説明
1・・・コンプレッサ 2・・・コンプレッサタービ
ン3・・コンプレッサ軸 5・・・熱交換器6・・・燃
焼器 7・・・パワータービン8・・・可変ノ
ズル 9・・・パワータービン軸10・・・変速ギ
ア 11・・・駆動軸12・・・車軸
13・・・ガスタービン本体14・・・目標回転数設
定器
15・・コントローラ 16・・・燃料系17・・・
回転センサ 18・・・目標温度設定器19・・・
コントローラ 20・・・可変ノズル21・・・カス
温度センサ 22・・・−次遅れ回路23・・・加算器
24・・・リミッタ25・・・偏差検出回路
26・・・最小値優先回路27・・・PII)回路
28・・・始動時燃料設定回路29・・・駆動
回路 30・・・燃料噴射弁31・・・関数発生
器 32・・・オペアンプ33・・・リミッタ
34.35・・・偏差検出回路36・・駆動回路
37・・・可変ノズル38・・・マイクロコンピ
ュータ
39・・・CPU 40・・・入出力装置
41・・R,AM 42・・・ROM43
、44・・・点火回路 45・・・燃焼ガス46・・
・ライナ 47・・・スワラ48・・・燃料噴
射弁 49・・・燃料パイプ50、51・・・点火
プラグ
代理人弁理士 中村純之助
第4図Figure 1 is an example of a gas turbine to which the present invention is applied;
The figure is a schematic block diagram of closed-loop control. Fig. 3 is a detailed block diagram of closed loop control, Fig. 4 is an embodiment of the present invention, Fig. 5 is a flow chart showing an embodiment of the control of the present invention, and Fig. 6 is an exhaust gas component concentration characteristic diagram. 7 is an example of an ignition system, and FIG. 8 is a flowchart showing another embodiment of the control of the present invention. Explanation of symbols 1...Compressor 2...Compressor turbine 3...Compressor shaft 5...Heat exchanger 6...Combustor 7...Power turbine 8...Variable nozzle 9...Power turbine Shaft 10...Transmission gear 11...Drive shaft 12...Axle
13... Gas turbine main body 14... Target rotation speed setting device 15... Controller 16... Fuel system 17...
Rotation sensor 18...Target temperature setting device 19...
Controller 20...Variable nozzle 21...Cast temperature sensor 22...-Next lag circuit 23...Adder 24...Limiter 25...Deviation detection circuit 26...Minimum value priority circuit 27... ... PII) circuit 28... Starting fuel setting circuit 29... Drive circuit 30... Fuel injection valve 31... Function generator 32... Operational amplifier 33... Limiter
34.35... Deviation detection circuit 36... Drive circuit
37...Variable nozzle 38...Microcomputer 39...CPU 40...I/O device 41...R, AM 42...ROM43
, 44... Ignition circuit 45... Combustion gas 46...
・Liner 47...Swirer 48...Fuel injection valve 49...Fuel pipes 50, 51...Spark plug attorney Junnosuke Nakamura Figure 4
Claims (1)
火プラグをエンジンの運転中は常時作動させるように構
成したガスタービンエンジンの制御装置。 2 燃焼器に設けられた複数個の点火プラグと特に失火
しやすい特定の運転状態を検出する手段と2通常運転時
には1個の点火プラグを作動させ。 」−記の特定の運転時には全部の点火プラグを作動させ
る手段とを備えた特許請求の範囲第1項記載のガスター
ビンエンジンの制御装置。 3゜ コンプレッザタービンの回転数の目48 値又は
実回転数あるいはエンジン各部の温度に応じて作動させ
る点火プラグの個数を切換えることを特徴とする特許請
求の範囲第2項記載のガスタービンエンジンの制H装F
t。 4 ガスタービンエンジンにおいて、燃焼器に複数個の
点火プラグを設け9通常運転時には1個の点火プラグを
作動させると共に混合気の空燃比を50乃至60程度に
希薄にし、特定の運転状態時には全部の点火プラグを作
動させると共に燃料を増量して混合気の空燃比を」−記
の値より小さくするように構成したガスタービンエンジ
ンの制御装置。 5、」1記の特定の運転状態として、始動時、走行開始
時、急加速時及びアイドリング状態からの加速時を用い
たことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載のガスタ
ービンエンジンの制御装置。 6 上記の特定の運転状態における燃料の増加量を、エ
ンジン温度に応じて設定するように構成したことを特徴
とする特許請求の範囲第4項記載ツカスタービンエンジ
ンの制御装置。[Scope of Claims] ] A control device for a gas turbine engine configured to operate a spark plug provided in a combustor of the gas turbine engine at all times during engine operation. 2. A means for detecting a plurality of spark plugs provided in the combustor and a specific operating condition in which a misfire is particularly likely to occur; and 2. Activating one spark plug during normal operation. 9. The gas turbine engine control device according to claim 1, further comprising means for operating all the spark plugs during the specified operation. 3゜ The gas turbine engine according to claim 2, characterized in that the number of spark plugs to be operated is switched according to the rotational speed value of the compressor turbine, the actual rotational speed, or the temperature of each part of the engine. H-equipment F
t. 4 In a gas turbine engine, a combustor is equipped with multiple spark plugs.9 During normal operation, one spark plug is activated and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is lean to about 50 to 60, and during specific operating conditions all spark plugs are activated. A control device for a gas turbine engine configured to operate a spark plug and increase the amount of fuel to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture smaller than the value indicated in the figure. 5. The gas turbine engine according to claim 4, characterized in that the specific operating conditions in item 1 are at startup, at the start of running, at sudden acceleration, and at acceleration from an idling state. Control device. 6. The control device for a Tsukas turbine engine according to claim 4, characterized in that the amount of fuel increase in the specific operating state is set in accordance with the engine temperature.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12760282A JPS5918239A (en) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | Control apparatus for gas-turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12760282A JPS5918239A (en) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | Control apparatus for gas-turbine engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5918239A true JPS5918239A (en) | 1984-01-30 |
Family
ID=14964141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12760282A Pending JPS5918239A (en) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | Control apparatus for gas-turbine engine |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5918239A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006300065A (en) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | General Electric Co <Ge> | Method and device for gas turbine engine ignition system |
-
1982
- 1982-07-23 JP JP12760282A patent/JPS5918239A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006300065A (en) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | General Electric Co <Ge> | Method and device for gas turbine engine ignition system |
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