JPS6047824A - 電子制御ガスタ−ビンエンジンの可動部制御方法 - 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】 【産業上の利用分野１ 本発明（ま、電子ｔｒｉ制御ガスタービンエンジンの可
動部制御方法に係り、特に、自動車等の車両に用いられ
るガスタービンエンジンに適用づ′るのに好適な、少く
ともカスゼネレータ回転数に応じて、予め設定された制
御パターンを用いて、タービン温度が設定値となるよう
可変ノズル又は可変インレノ１−ガイドベーンの角度を
制御するようにした電子制御ガスタービンエンジンの可
動部制御方法に関Ｊる。

［従来技術］ 近年、車両用燃料、特に自動車用燃料の多様化を図る目
的で、ガスタービンエンジンを自動車に用いる試みがな
されている。このガスタービンエンジンにおいては、ア
クセル操作に応して、安定な、時には迅速に変化づる出
力を発生τる為に、エンジンの全ての構成要素の作動点
が許容範囲内、できれば最適な位置にくるように、燃焼
器に供給される燃料流量、及び、ガスゼネレータ（以下
ＧＧと称づる）を構成する」ンプレツサタービンの出側
に配設される可変ノズル（以下ＶＮと称−する）の角度
や同じ＜ＧＧを構成づる」ンブレツサの入側に配設され
る可変インレットガイドベーンく以下ＶＩＧＶと称づる
）の角度等の司動部を刻々側！ｉｌづる必要がある。従
って、例えば、ＧＧ回転数に応じで、予め設定された制
御パターンを用いて、タービン人口温度が設定値となる
ようＶＮ角度を制御することが考えられる。

２軸式ガスタービンエンジンに適用された、前記のよう
なＶＮ角度制御の原理を、第１図に示づ。

図において、横軸は、ＧＧ回転数Ｎｊを、その定格回転
ａ（通富のエンジンで数万ｒｌ）ｍから１０万１”　（
ｌ　ｌｌＩ程度）を１００％として、％単位で示したも
のであり、アイドリンクの回転数は、例えば、５０９６
となる。又、縦軸は、ＶＮ角度θｖ「１を示したもので
あり、図の上方に行く程、開くものとづる。

一般に、ＧＧ回転数Ｎ１が一定であれば、ＶＮ角度θｖ
ｎを閉じるほど、タービン入口温度］４及びタービン出
口・温度Ｔ６が高くなり、エンジンの熱効率が向上する
。しかしながら、このタービン入口温度Ｔ４及びタービ
ン出口温度Ｔ６には、タービンの材料等による上限があ
る。

今、タービン人口温度Ｔ４の上限値又は設定値Ｔ　４ｓ
ｅｔでエンジンが作動するように制御する場合を例にと
って説明する。尚、前記設定値Ｔ　４ｓｅｔは、ここで
は、説明を簡単にづる為に、一定値としているが、寅際
には、次式に示す如く、ＧＧ回転数Ｎ１等の関数であっ
てもよい。

Ｔ＜ｓｅｔ　＝ｒ　（Ｎ＋　）　＝・・・・・・・（１
）大気条件が定まった場合、例えば１５℃１気圧の時に
、タービン入口温度Ｔ４が設定値Ｔ　４　ｓｅｔになる
ＶＮ角度θｖｎは、エンジンが定常状態にあれば、例え
ば、第１図に示す線分ＡＢとなる。又、エンジンがアイ
ドリングの詩は、ＶＮ角度θｌを同の状態にしておく方
が、燃料流量が少いので、アイドリング回転数５０％以
下の時は、線分ＥＦで示す如く、ＶＮ角度θｖｎを全開
とする。結局、ＧＧ回転数Ｎ１に応じた、定常状態でエ
ンジンを熱効率良く運転できる最適なＶＮ角度θＶ１１
は、線分ＦＥＣＡＢに示されるものとなる。勿論、ＧＧ
回転数Ｎ＋がＡ点より小さい領域では、タービン入口温
度Ｔ４が設定値Ｔ４ｓｅｔより低くなっている。

以上のことから、エンジンコントローラ内に、纂１図の
線分ＦＥＣＡＢ（以下設定制御パターン０３（Ｎ＋）と
称づる）を与えて＋１ｉき、ＧＧ回転数Ｎ１が定まった
時に、その時の最適なＶＮ角度θｌを設定制御パターン
θＳ（Ｎ＋）からめて、その角度になるように、ＶＮを
制御すればよい。

又、エンジンを加速した場合には、第２図に示す如く、
ＶＮＭ度θＶ１１が、線分Ｆ　Ｍ　、Ｇ上を通って変化
する。第２図において、線分ＦＧは、第１図の線分ＡＢ
の一部分である。又、Ｎ　１ｓｅｔは、アクセルペダル
で制御されるＧＧ回転数の設定値である。従って、ＧＧ
回転数は、設定値Ｎ　、　ｓｅｔに追従して変化づる。

今、点Ｆ上で、ＧＧ回転数Ｎ１及びその設定値Ｎ　、　
ｓｅｔが共にＮ＋ｉの定常状態にあり、設定値Ｔ４　ｓ
ｅｔの温度でエンジンが作動していたのが、次の瞬間に
アクセルペダルが踏込まれて、ＧＧ回転数の設定値が第
２図に示されるＮ　＋　Ｓｅｊ　（＞　Ｎ　１ｉ　）と
なったとする。この時、エンジンコントローラは、ＧＧ
回転数ｉ’ｌ＋ｉがその設定値Ｎ　、　ｓｅｔに等しく
なるように、燃料流量を顯加し、問直にＶＮ角度θＶ１
１を予め設定された加速用制御パターンに従って制御す
るので、エンジンは線分Ｆ　Ｎ　Ｇをたどって加速する
。そして、ＧＧ回転数Ｎ１が設定値Ｎ　１ｓｅｔに達し
た時、ＶＮ角度θＶ１１が、設定制御パターン上の点θ
Ｓ　（Ｎ、　ｓｅｔ　）になるように、即ち、点Ｇで作
動するように制御□される。

一方、例えば大気湿度が変化して大気条件が変化すると
、タービン入口温度丁４が設定値７．ｓｅｔになるＶＮ
角度θｌは、前出第１図の線分ＡＢから線分ＣＤに変化
する。これに伴って、タービン入口温度Ｔ４がその設定
値Ｔ４ｓｅｔになるＶＮ角度θｖｎが、第３図に示す如
く、θＳ　（Ｎ１〉からθ５−（Ｎ１）に変化したとづ
る。この時、線分ＦＧＪ上でエンジンを作動すると、即
ち、設定制御パターン０３（Ｎｔ）上で作動すると、タ
ーどン入ロ温度Ｔ４はその設定値Ｔ　４　ｓｅｔ以上り
、エンジンの破損に繋がるＪ５それがある。、−図は、
θ５−（Ｎｔ）＞θＳ（Ｎｔ）の状態を示すが、勿論、
大気条件やエンジン性能の変化により、θ５−（Ｎｔ＞
＜θＳ（Ｎｔ）になることもある。この場合には、設定
ｆｉｉＩＪ　ＨパターンθＳ　（Ｎ１）上でエンジンを
作動すると、タービン入口；呂度Ｔ４は設定値Ｔ　４　
ｓｅｔよりも低くなり、エンジンを熱効率の悪い所で使
用することになる。

このように、タービン入口湿度−「４が設定値Ｔ４　ｓ
ｅξになる作８線が、設定制御パターンθＳ（Ｎｔ）、
即ち線分ＦＧＪからずれた場合には、それを補正し、設
定値Ｔ　４　ｓｅｔの？Ｍ　ｖでエンジンを運転する必
要がある。従って、第３図の点「がら点Ｇに加速した時
、タービン入口湿度Ｔ４が設定値Ｔ　４　ｓｅｔになっ
ていないので、タービン入口温度Ｔ４のフィードバック
制御により、タービン人口温度Ｔ４が設定値Ｔ　４　ｓ
ｅｔになるようにＶＮ角度を開いていくようにづると、
点Ｇから点ト」に移る。そして、点！」で設定値Ｔ　４
　ｓｅｔの温度て運転される。。次にこの状態からアク
セルペダルを踏込み、ＧＧ回転数の設定値Ｎ　、　ｓｅ
ｔがＮ１−５ｅｔになったと覆ると、エンジンは、点Ｈ
から点Ｊへ加速する。次いで、点Ｇから点Ｈｔ＼移った
詩と同様にして、タービン入口温度Ｔ４のフィードバッ
ク制御により、点Ｊから点Ｋに移る。

このようにして、タービン入口温度Ｔ４のフィードバッ
ク制御を行うことにより、設定値Ｔ４Ｓｅ（に、ある程
度近づけて制御づることが考えられるが、この場合には
、点Ｇ及び点Ｊで運転されることなどかられかるように
、精度良くタービン入口温度Ｔ４を設定値Ｔ　４　ｓｅ
ｔに制御することができないという問題点を有していた
。

尚、前記説明においては、タービン入口温度Ｔ４を制御
する場合を例にとって説明しているが、タービン入口温
度Ｔ４の代わりに、タービン出口温度Ｔ６を用いた場合
でも同様の問題点を有していた。勿論、このタービン出
口温度Ｔ６を用いた制御においては、その設定値Ｔ６Ｓ
ｅｔになるＶＮ角度θｌは、ＧＧ回転数Ｎ１と出力軸回
転数Ｎ３の両者の関数で与えられる。

【Ｒ，明の目的１ 本発明は、前記従来の問題点を解消づるべくなされたも
ので、大気条件やエンジン性能が変化しｌζ場合でも、
タービン温度を精度良く制御することができ、従って、
常にエンジンを熱効率の良いところで運転τることがで
きると共に、過温厄によるエンジン破損を防止づ゛るこ
とができる電子制御ガスタービンエンジンの可動部制御
方法を提供することを目的とする。

【発明の構成］ 本発明は、少くともガスゼネレータ回転数に応じて、予
め設定された制御パターンを用いて、タービン温度が設
定１直となるよう可変ノズル又は可変インレットガイド
ベーンの角度を制御するようにした電子制御ガスタービ
ンエンジンの可動部制御方法において、第４図にその要
旨を示ず如く、タービン温度が設定値と一致しているか
否かを判定する手順と、タービン温度が設定値と一致し
ていない詩は、可変ノズル又は可変インレットガイドベ
ーンの角度を変化さゼる手順と、タービン温度が設定値
と一致した時は、その時の可変ノズル又は可変インレッ
トガイドベーンの角度に応じて、前記制御パターンを修
正覆る手順と、を含むことによって、前記目的を達成し
１〔もので゛ある。

又、本発明の実Ｉｔ！ｉ態様は、８１′Ｉ記制仰パター
ンの修正を、ターごン温度が設定値と一致した時の可変
ノズル又は可変インレットガイドベーンの角度と制御パ
ターン上の角度との偏差に応じて、その時のガスゼネレ
ータ回転数の近傍のデータのみを変更覆ることによって
行うようにして、制御パターンの修正が容易に行えるよ
うにしたものである。

又、本発明の他の実施態様は、前記制御パターンの修正
を、タービン温度が設定値と一致した時の可変ノスル又
は可変インレットガイドベーンの角度と制御パターン上
の角度との結着に応じて、ガスゼネレータのアイドリン
ク近傍を除く全回転数域のデータを一律に変更づること
によって行うようにして、広範囲に渡る制御パターンを
容易に修正できるようにしたものである。

又、本発明の更に他の実施態様は、前記制御パターンの
修正を、タービン温度が設定値と一致した詩の可変ノズ
ル又は可変インレッ１へカイドヘーンの角度と制御パタ
ーン上の角度との偏差に応じて、ガスゼネレータ回転数
に対応づ”るデータを重み付けして変更づることによっ
て行うようにして、制御パターンを精密に修正すること
ができるＪ：うにしたものである。

【発明の作用］ 本発明においては、大気条件＋エンジン性能が、変化し
て、タービン温度が設定値と一致していない時は、可変
ノズル又は可変インレットカイトベーンの角度を変化さ
せ、タービン温度が設定値と一致し７〔ｌ庁に、その時
の可変ノズ゛ル又は可変インレットガイドベーンの角度
に応じて、予め設定され）：制御パターンを修正づるよ
うにしたので、大気条件やエンジン性能か変化した時で
も、タービン温度を角度良く制御することができ、従っ
て、エンジンを熱効率の良いところで運転Ｊるこ・とび
できる。

即ち、前出第３図で説明したように、設定制御パターン
θＳ（Ｎ＋）を用いてＶＮ角度を制御している場合に、
大気条件やエンジン性能の変化により、タービン入口温
度Ｔ４がその設定値Ｔ４Ｓｅｔとなる制御パターンかθ
Ｓ（Ｎ＋）からずれてθ５−（Ｎ＋）になった詩は、タ
ービン入口温度Ｔ４の制御精度が悪化してしまう。これ
に対してタービン入口温度Ｔ４が設定値Ｔ　４　ｓｅｔ
になる制御パターンがθ５−（Ｎ＋）となった時に、第
５図に示ず如く、制御パターンをθＳ（Ｎ＋）の代りに
θ５−（Ｎ＋）とづることができれば、例えば、点Ｉか
らエンジンを加速する場合、線分ＩＮＨと加速して、タ
ービン入口温度Ｔ４を設定値Ｔ４　ｓｅｔに精度よく制
御することができる。従って、大気条件やエンジン性能
が変化した場合１こ、制御パターンθＳ（Ｎ＋）を修正
してθＳ′（Ｎ１）どすることにより、タービン入口温
度を精度よく制御することができ、過温度によるエンジ
ンの破損や、設定値Ｔ４Ｓｅｔよりもタービン入口温度
Ｔ４が低くなり、熱効率が悪い領域でエンジンが作動づ
−ることを防止できる。従って、本発明で（′Ａ、、制
御パターンθＳ（Ｎ＋）を固定せずに、逐次叱正してい
く方法を採用している。

〔実施例］ 以下図面を参照して、本発明に係る電子制御カスタービ
ンエンジンの可動部制御方法が採用された自動車用ガス
タービンエンジンの実施例を詳細に説明する。

本発明の第１実施例は、本発明を２ＩＮ１式ガスタービ
ンエンジンのＶＮ角度の制御に適用し７ｊもので、第６
図に示づ如く、吸気を圧縮づる為のコンプレッサＩＯＡ
及び該コンプレッサ１０Ａを回転づる為の」ンプレッサ
タービン１０ＢからなるＧＧ１該」ンプレッサタービン
ＩＯＢに燃焼カスを供給する為の燃焼器１０Ｃ１前記コ
ンプレツサタービン１０Ｂから排出される燃焼ガスの流
量を制御する為の、本発明に係る制御が行われるＶＮｌ
ｏＤ、該ＶＮＩ○Ｄを通過した燃焼ガスが供給されるパ
ワータービン１０Ｅ、該パワータービン１０Ｅを通過し
たガスによって、前記コンブレッサ１０Ａを介して燃焼
器１０Ｇに供給される吸気を加熱覆る為の熱交換器１０
Ｆ、前記パワータービン１０Ｅの出力軸の回転を減速づ
る為の減速歯車１０Ｇ、１０日からなるカスタービンエ
ンジン１０と、前記減速歯車１０Ｇ及びＩＯＨによって
滅）＊された前記パワータービン１０Ｅの回転を、自動
車の走行状態に合わせて変速づる為の自動変速機（以下
ＡＴと称する）１２と、該自動変速に１２の出力軸の回
転をた右の車輪１６に伝える為の差動歯車装置１４ど、
アクセルペダル１８の踏込み量に応じて出力、即ちＧＧ
回転数の設定値Ｎ１５ｅｔが変化づるアクセルセンサ２
０と、前記コンプレッサ１０Ａ及びコンプレッサタービ
ン１０ＧからなるＧＧの回転数Ｎ１に比例した出力を発
生りるＧＧ回転数検出器２２と、前記減速歯車１０Ｈの
回転数、即ち、エンジン出力軸の回転数Ｎ３に比例した
出力を発生づるエンジン出力軸回転数検出器２４と、前
記コンプレッサ１０Ａの出口圧ノ）ＣＤＰに比例した出
力を発生りる為の、圧力センサとアンプからなるＣＤＰ
検出器２６と、前記熱交換器１０Ｆ−の空気側出口温瓜
、即ち燃焼器１０Ｃの入口空気温度Ｔ３５に比例した出
力を発生ずる為の、熱電対とアンプからなる燃焼用空気
湿度検出器２８と、前記パワータービンＩＯＥの出口温
度、即ちタービン出口温ｌｘ　’Ｔ−６に比例した出力
を発生づる為の、同じく熱雷対とアンプからなるタービ
ン出口温度検出器３０と、前記ＶＮＩＯＤの角度α［に
比例した出力を発生する為の、ポテンショメータとアン
プからなるＶＮ′ｐＪ度検呂器３２と、前記ＡＴＩ　２
のシフト位置８１月に比例した出力を発生づるシフト位
置検出器３４と、前記ＧＧ回転数設定値Ｎ　、　ｓｅｔ
、ＧＧ回転数Ｎ　＋　ｉ、エンジン出力軸回転数Ｎ３ｉ
、コンプレッサ出Ｉ」圧力ＣＤＰ、燃焼器入口温度Ｔ３
５、タービン出口温度Ｔ６、ＶＮ角度αｆ等のアナログ
信号を順次デジタル信号に変換する為のアナログ−デジ
タル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と称づる）３６と、予め
定められた制御プログラムに従って、前記Ａ／Ｄ変換器
３６やシフト位置検出器３４等から入力されるデジタル
信号をソフトウェアで処理して、計量弁３８によって制
御される、燃料タンク４０から前記燃焼器１０Ｃに供給
される燃料流量Ｇｒ、ＶＮ制御用アクチュエータ４２に
よって制御されるＶＮ角度指令伯αｓ、ＡＴ制御用アク
ヂュエータ４４によって制御される前記Ａ丁１２のシフ
ト位置Ｓｐ等を制御する為のフィクロコンピュータ４６
と、から構成されている。

前記ＧＧ回転数検出器２２は、第７図に詳細に示づ如く
、ＧＧの回転に連動する磁性体の回転歯車２２Ａと、該
回転歯車２２Ａの回転をＧＧ回転数Ｎ１に比例した周波
数の交流信号で取出づ為の゛電磁ピックアップ２２Ｂと
、該電磁ピックアップ２２Ｂの出力を増幅づるど共に矩
形波に整形覆る為のアンプ２２Ｃと、該アンプ２２Ｃの
出力をアナログ電圧信号に変換して出力する為の周波数
−電圧変換回路２２Ｄとから構成されている。

前記マイクロコンビ１−９４６は、第８図に詳細に示づ
如く、燃料流ＭＧｒ　、ＶＮ角度指令値αＳ１シフト位
置Ｓ　ｐ等を制御する為の演算手順を定めた制御プログ
ラム及び故障診断のプログラムを記・瀉しているリード
オンリメモリ〈以下ＲＯｌ５１１と称する）４６Ａと、
該ＲＯＭ　４６　Ａ　４１：記憶された制御プログラム
を順次呼び出して、その手順に対応する洒算処理を実行
づる中央処理ユニツ１〜（以下ＣＰＩＪと称づる）４６
Ｂと、該ＣＩ−’Ｕ４６Ｂの演算処理に関連する各種デ
ータ及びＣｌ）　Ｕ　４６Ｂでの演算結果を記捻りるど
共に、そのデータの必要性にＣＰＵ４６Ｂによる呼び出
しが可能なランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭと称づ
る）４６Ｇと、水晶Ｊｉ動子４６Ｄを含み、Ｉｉ＋′ｉ
記各種演算の為の基準クロックパルスを発生づるクロッ
ク発生回路４６Ｅと、１１′ｉ記シフ１〜位置検出器３
４から人力されるシフト位置信号３ｐｉを入力づる為の
入出カポ−１〜（以下１／Ｆと称する）４６Ｇと、前記
ＣＰｔＪ４６Ｂの演算結果に応じて、燃料流ＭＧｒ　、
ＶＮＮ角度指令値０８ジ９７１制御１５号を出力する為
の１　／　Ｆ　４．　６　Ｈと、がら主に構成されてい
る。このマイクロコンピュータ４６は、エンジンキイス
イッチの投入により作動［１］始する安定化電源回路（
図示省略）からの安定化電圧の供給を得て作動状態とな
り、所定の演算処理を設定周期例えば５０ミリ秒で繰返
して、燃料流量Ｇｆ　、ＶＮ角度指令値αＳ、シフ１〜
位置Ｓｐの制…１指令を発生している。

Ａ発明にｄ′３いては、前記設定制御パターンθＳ（Ｎ
＋）は固定せずに逐次修正していく必要がある為、該設
定制御パターンθ３（Ｎ＋）が前記ＲＡ　Ｍ　４６　Ｃ
に記憶されているか、その方法としては、座標で与える
方法と、関数で与える方法が考えられる。例えは、座標
で与える場合には、第９図及び下記第１表に示づ−如く
、ＲＡ　Ｍ　４６　Ｇの中ｔこ、１番目から１＋５番目
までのデータを、ＧＧ回転＠Ｎ＋＜％）とＶ　Ｎ角度θ
ｖｎ（°）で与えることがＣきる。なお、ここては、Ｖ
Ｎの全囲詩はθｖｎ＝３Ｑ’、全ｎ＝はθｖｎ−−３Ｑ
’　どした場第１表 １　０　３０ ２　４５　３０ ３　５０　３０ ４’　５５　−２５ ５　６０　−２０ ６　６５　−１８ ｉ　＋１　８５　−２ 前記ＲＡ　Ｍ４６　Ｃの中に、この座標が記憶されてい
て、例えば、ＧＧ回転数Ｎ＋＝６５％の時の制御パター
ンθＳ（Ｎ＋）上のＶ　Ｎ角度θＶ１１は、−１８６と
めることができる。又、直線近似を用いることにより、
ＧＧ回転数Ｎ＋＝６２．．５％の時のＶＮ角度θｖｎは
一１９°とめることができる。なあ、この第１表では、
ＧＧ回転ｒｊｌＮ＋の単位が％どされていたが、勿論Ｒ
Ｐ　Ｍの単位系で座標を表わすこともできる。

以下作用を説明づる。

前記ンイクロコンピュータ４６の主要な演算処理は、第
１０図に示づような流れ図に従って実行される。即ち、
エンジンキイスイッチが投入されると、ステップ１１０
に入り、Ｉｉ１′ｌ記Ａ／Ｄ変換器Ｓ６を制御しで、Ｇ
Ｇ回転数設定値Ｎ　、　ｓｅｔ　、ＧＧ回転数へ１１、
エンジン出力軸回転数Ｎ　３　ｉ　ｚ」ンブレツサ出ロ
圧力ＣＤＰ、燃焼器人口温度Ｔ３５、ターヒ゛ン出ロ渦
ｌ宴Ｔｅ、ＶＮ角度α丁を入力でると共に、前記１／Ｆ
４６Ｇを制御してシフ１〜位置ｊａ　号Ｓ　ｐｉを入カ
タる。ついでステップ１１２に進み、各種入力信号とＲ
ＡＭ４６Ｃにｉｌｃ！憶されているデータから、エンジ
ンが定常状態であるか、又は過渡状態であるかを判定す
る。ついでステップ１１４に進み、各種入力信号とＲＡ
Ｍ４６Ｃに記憶されているデータから、燃料流量Ｇ「を
演算してその結果を出力づる。ついでステップ１１６に
進み、各種入力信号１とＲＡ　ｈ、１４６　Ｇに記憶さ
れているデータから、Ａ発明によりＶＮ角反指令値αＳ
を演算して、その結果を出力づる。ついでステップ１１
８に進み、同様にシフト位ｆｌｉ　Ｓ　ＩＩを演痺して
、その結果を出力Ｊる。ついでステップ１２０１こ進み
、各種入力信号とＲＡ　Ｍ４．６０に記憶されているデ
ータを用いて、前記アクセルセンサ２０．ＧＧ回転数検
出器２２、エンジン出力軸回転数検出器２４、ＣＤＰ検
出器２６、燃焼用空気温度検出器２８、タービン出口温
度検出器３０、ＶＮ角度検出器３２、シフ１−位置検出
器３４、ＶＮ制御用アクチュエータ４２、Ａ　Ｔ’制御
用アクチュエータ４４等が正常に作動しているか否かを
判断して、故障診断を行う。ステップ１２０終了後、Ｉ
ｉ’Ｊ出ステラステップ１１０、以下これを繰返り。

前出第１０図のステップ１１２にありる定富゛状態の判
定は、具体的に（＞、現在の詩刻からある時間たり前進
のエンジンの状態、例えば、タービン入口温度−「４．
００回転数Ｎ１１、エンジン出力軸回転数Ｎ３ｉ、燃料
流量Ｑｆ、Ｖｌ’Ｊ角度α［等を記憶しておき、そのデ
ータの変化状態を検知づることによって行われる・。即
ち、今、タービン入口温度Ｔ４の変化状態に応じで定常
状態であるか否かを判定する場合を、第１１図を参照し
て説明すると、現在の時刻のタービン入口）品度Ｔ４を
−「４（Ｏ）とし、第１０図の流れ図で１周期前（例え
ば５０ミリ秒前）に読込んだデータを７４（−１）、２
周期前に読込んだデータをＴ４（２＞とした時、次式で
示される、各々のデータの差の絶対値の積算値Ａが判定
値より小であるか否かで、定常状態であるか否かを判定
づる。

Ａ＝　Σ　ＩＴ４（ｉ）　１−４　に−＋）ｌ・・・（
２）ここで、Ｎは負の整数で、例えば−２００と覆るこ
とができる。

又、重み関数（ＩＷ（ｉ）をｆｆｌいで、積算値Ａを次
式からめることもできる。

Ａ−タＬＩＷ（ｉ）・ｌＴ４　（ｉ＞　Ｔ−に−＋）１
１；■ ・・・・・・・・・（３） ここで、ｇｗ（ｉ）は、例えば次式のように置くことが
できる。

すＷ（ｉ＞＝（１０００＋　ｌ）／、１　０００・・・
　（４）なお上記説明においては、タービン人口温度Ｔ
４の場合を例にとって説明しているが、１６Ｊ　ｊｌに
して、ＧＧ回転数Ｎ＋ｉ、エンジン出力軸回転数Ｎ３１
、燃料流量Ｇｆ　、ＶＮ角度α［等によっても判定を行
い、それらの判定結果が全て定常状態であるとなったら
、エンジンは定常状態であると判定する。

又、前出第１０図のステップ１１６における、本発明に
よるＶＮ角度指令値αＳの制御は、具体的には、第１２
図に示づようにして行われる。即ち、まずステップ２１
０で、タービン出口温度１−６、燃焼器入口温度Ｔ’３
ｓ、ＧＧ回転数Ｎ＋ｉ、エンジン出力軸回転数Ｎ３ｉ、
ｌンブレツサ出ロ圧力ＣＤ’Ｐ、ＶＮ角度αｆ等の各種
入力信号からタービン入口温度Ｔ４を計算する。ついて
ステップ２１２に進み、その時のＧＧ回転数Ｎ＋ｉがア
クセルペダルの開度からめられる設定値Ｎ　、　ｓｅｔ
と等しいか否かを判定づ′る。両者が一致していない場
合、又は、両者の偏差ＩＮ＋ｉ−Ｎ＋５ｅｔｌが設定値
ΔＮ（例えば１１０００ｐｐ＞以上であり、両者が等し
くないと判断される時にはステップ２１４に進み、設定
制御パターンθ５（Ｎ１）とＧＧ回転数Ｎ＋ｉ、その設
定値Ｎ　、　ｓｅｔから、設定値Ｎ　１ｓｅｔがＧＧ回
転数Ｎ＋ｉよりも大である時には加速時のＶＮ角度指令
値αＳが演算され、又、設定値Ｎ　、　ｓｅ’ｔがＧＧ
回転数Ｎ１１未満である時には減速時のＶＮ角度指令値
αＳが演算される。具体的には、例えば、前出第５図の
点Ｉから点Ｈへ加速づる際の線分Ｉ　Ｎ　Ｈで示される
ＶＮ角度指令値αＳが、このステップ２１４で演算され
る。

一方、前出ステップ２１２の判定結果が正である場合、
即ち、その詩のＧＧ回転ｆｉ４Ｎ＋がその設定値Ｎ　、
　ｓｅｔに等しいと判断される時には、ステップ２１６
に進み、前出ステップ２１０で請求められたタービン入
口温度Ｔ４が設定値下４　ＳｅＬと一致しているか否か
が判定される。判定結果が否である場合には、ステップ
２１８に進み、例えば次式を用いて、１周期ｒ＋：ｒの
ＶＮ角度指令値αＳ　（−１）を設定値△αＳだけ修正
したものを新たなＶＮ角度指令値αＳとして、タービン
入口温度１−４が設定値Ｔ’　、　ｓｅｔになるように
する。

αＳ−α５（−１）十△αＳ　・・・・・・・・・（５
）一方、前出ステップ２１６の判定結果が正である場合
、即ち、タービン人口温度］−４が設定値−１′４　Ｓ
ｅｔと一致したと判断される時には、ステップ２２０に
進み、例えば゛、その時のＶＮ角度と制御ｉパターン上
の角度の偏差に応じ−（、制御パターンθｓ（Ｎ＋）を
修正する。ついでステップ２２２に進み、ＲＡ　Ｍ　４
６　Ｃに記４Ｐ、されている制御パターンθｓ（Ｎ＋）
とＧＧ回転数１’Ｊ＋ｉから、ＶＮ角度指令値αＳを次
式により）ｊＩ算Ｊる。

αＳ−θＳ（Ｎ＋ｉ）　・・・・・・・・・（６）ステ
ップ２１４．２１８又は２２２終了後、ステップ２２４
に進み、算出されたＶＮ角反指令値αＳを前記ＶＮ制御
用アクチュエータ４２に出ツノづる。これによって、Ｖ
ＮｌｏＤの角度が制御される。

この第１２図の流れ図により、ＲＡ　Ｍ　４６　Ｇには
、常にタービン入口温度Ｔ４が設定値”［４ｓｅｔにな
る制御パターンθＳ　（Ｎ、）が記憶されることとなり
、大気条件やエンジン性能の変化が生じても、常に最適
な状態でエンジンを運転Ｊることが可能となる。

前出第１２図に示づ流れ図を更に詳細にした流れ図の例
を第１３図に示Ｖ。この第１３図において、ｌ５ＴＤＹ
は、ＶＮ角度指令値αＳが修正された時に１．００回転
数Ｎ１１が設定値Ｎ、５ｆ３ｔと等しくない時に零とさ
れるフラグ、ＩＳＹは、例えば前出第１０図に示−Ｊ゛
流れ図のステップ１１２で設定された、エンジンが定常
状態である時に零、定常状態でない時に１とされるフラ
グ、１１は、加減速後の経過時間等を計数するカウンタ
、Ｋ１は、加減速が行われてから設定時間経過Ｊ−るま
では、ＶＮ角度指令餡αδが変更されたり、制御パター
ン０３（Ｎ＋＞が修正されないようにする為の設定値（
例えば２００）、Ｋ２は、カウンタｉｔの計数値が前記
設定１ａＫ１を越えてはいるが、未だ定常状態となって
いない時に、カウンタｉ：の初期（直を設定する為の、
前記設定値）く１未満の設定値く例えば１００〉、Ｋ３
は、前出（５）式によりＶＮ角度αＳを変更した際にカ
ウンタ１１の初期値を設定する為の、前記設定ｆＵ　Ｋ
　＋未：市の設定値（例えば８０）である。又、ステッ
プ３１８て用いられている記号Ｎｉｉは、例えば第１図
の点△のＧＧ回転数であり、ステップ３１８とステップ
３１９により、Ｎｉ１以下の回転数では、制御パターン
θＳ＜Ｎ＋）を修正せずに、定められた制慴１パターン
だけを使用するようにしている。これ（よ、アイドリン
グ近傍で制御パターンが修正されて、不都合な制卸が行
われるのを防止する為である。

前出第１２図又は第１３図のステップ２２０における制
御パターン０３（Ｎ＋）の修正は、具体的には、第１４
図又は第１５図又は第１６図に示されるような方法で行
われる。

即ち、例えば第１４図に示す如く、ＲＡＭ４６Ｃに制御
パターンθ５（Ｎ１’）として、座標Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、
Ｅが与えられているとづると、データ番号は夫々ｔ　−
１、ｉ　、ｉ　＋　１、ｉ＋２、ｉ＋３である。今、Ｇ
Ｇ回転数Ｎ＋ｉで点Ｐで設定１直Ｔ　４　ｓｅｔで運転
されていたのが、エンジン性能が変化して、ターどン入
ロ渇度Ｔ４が設定値７’　４ｓｅ［より低下し、これか
、前出第１２図又は＠１３図のステップ２１８の修正に
より狗び設定値Ｔ４ｓｅｔに戻り、次の周期でステップ
２２０に進んだとし、その時、第１４図の点Ｑでエンジ
ンが作動していたとづる。この場合、第１４図に示づ一
第１の修正方法は、点Ｐ又は点Ｑの両側の座標のデータ
を点Ｐと点Ｑの差だけ修正づ゛るものである。即ち、こ
の第１の修正方法においては、１番目とｉ＋１番目のデ
ータである点ＢのＶＮ角度θｖｎ、　ｂと点ＣのＶＮ角
度θＶｌｌ、Ｃを、（点ＰのＶＮ角度θｖｎ、　ｐ一点
ＱのＶＮ角度θｖｎ、　ｇ　）分タケ修正し、新しい制
御パターンθ５−（Ｎ１）を、座像Ａ、Ｆ、Ｇ、Ｄ、Ｅ
として、ＲＡＭ４６Ｃに記憶づる。即ち、点ＦのＶＮ角
度θｖｎ、　ｆ　、点Ｇの■Ｎ角度θｖｎ、　ｇは、次
式に示づ如くとなる。

ＯＶｎ、ｆ＝θｖｒ＋、　ｂ　＋　＜θＶ１１．　（１
−Ｏｖｎ、　ｐ　）・・・・・・・・・　（７） θｖｎ、　ｇ−θｖｎ、　ｃ　＋　（θｖｎ、　ｑ−θ
ｖｎ、　＋１　）・・・・・・・・・　〈８） 又、第１５図に示す第２の修正方法にｄ３いては、第１
４図の場合と向（玉に、設定値１−４ｓｅｔのＶ１〜角
度θｖｎが点Ｐから点Ｑへ移った場合、アイドリング近
傍以下のデータを除く全てのデータのＶＮＮｉ宴θｖｎ
を、θｖｎ、ｐ−θシｎ、ｑたけ修正づる。従って、例
えば点「のＶＮ角度θｖｎ、ｒｌよ、法王（に示づ如く
となる。

θｖｎ、　ｆ−θｖｎ、　ａ　十（θｖｎ、　ｑ−θＶ
ｌｌ、　ｌ）　）・・・・・・・・（９） ここで、θｖｎ、　ａは、点ＡのｖＮ角度である。

更に、第１６図に示づ第３の（窯正号法においては、同
じく第１４図の場合と同様に、設定値Ｆ４ｓｅｔのＶＮ
角度θｖｎが点Ｐから点Ｑへ移った場合、次式に示す如
く、ＧＧ回転数Ｎ１に対応づるデータを、θｌ、（１−
θｖｎ、　ｐ−△θＳに応じて、重み関数ｆＷ（ｎ）に
より重み付けして変更Ｊ−る、重み関数ｆｗ（ｎ）によ
り重み付けして変更づる。

θｌ、　ｒｌ　＝θｖｎ、　ｅ＋△θｓ　−ｆｗ（１）
　−（１０）Ｏｖｎ、ｍ−θｖｎ、　ｄ十△θｓ　−ｆ
ｗ（２）　−（１１）θｖｎ、　、ｇ−θｖｎ、　ｃ＋
△θｓ　−ｈｖ（３）　＝−（１２）θｖｎ、　ｋ　ｇ
θｖｎ−ｂ＋Δθｓ　−ｈｖ＜４　）　−（１３）θｖ
ｎ、　ｏ−θｖｎ、　ｒ＋Δθｓ　−ｆｌｖ＜　１　＞
　−（１４）θｖｎ、　ｒ　＝θｌ、（］＋△θｓ　−
ｈｖ（２）　−＜１５）θＶｌｌ、　Ｓ−θｖｎ、　１
１＋Δθｓ　−ｈｖ（３）　−（Ｌ６）ここで、θＶｌ
ｌ、　ｎは、点ＮのＶＮ角ｒＭ、Ｏｖｎ。

ｅは点ＥのＶＮ角度、θｖｎ、　ｍは、点］＼４のＶＮ
角度、θＶｎ、　ｄは、点りのＶＮ角度、θｖｎ、βは
、点りのＶＮ角度、θｖｎ、　ｋは、点）（のＶＮ角度
、θｖｎ、　ｏは、点ＯのＶＮ角度、θｖｎ、　ｒは、
点ＲのＶＮ角度、θｖｎ、　ｓは、点ＳのＶ　Ｎ角度、
θｖ［１゜１１は、点ＨのＶＮ角度であり、又、重み関
数ハ゛Ｉｎ（ｎ）の具体的な数値としては、例えは点Ｐ
に近いデータ程大ぎくなるように、ｆ’Ｗ（１）−１，
０、ｆｗ（２）＝０．９、ｆＷ（３）＝０．８、ｆｗ（
４）＝０．７・・・とＪることができる。

このようにして、大気条件やエンジン性能の変化に合わ
せてＶＮ角度の制御パターンθＳ（Ｎ＋）を修正するこ
とにより、最適なＶＮ角度を常に得ることかできる。

次に、本発明を、２軸式カスタービンエンジンのＶ（Ｇ
Ｖ角度の制御に適用した本発明の第２寅施例について詳
！ｌ！ＩＩに説明覆る。

本実施例は、第１７図に示ず如く、前記第１実廠例と同
様の、コンプレツサ１０Ａ及びシンプレツサタービン１
０ＢからなるＧＧ、１ｉ焼器１０Ｃ、パワータービン１
０Ｅ、熱交換器１０Ｆ、、減速丙申１０Ｈ，１０Ｇを含
むガスタービンエンジン１０と、ＡＴ１２と、差動歯車
装置１４と、車輪１６と、アクセルペダル１８と、アク
セルペダル２０と、ＧＧ回転数検出器２２と、エンジン
出力軸回転数検出器２４と、Ｃ’ＤＰ検出器２６と、燃
焼用空気温度検出器２８と、タービン出口温度検出器３
０と、シフト位賦検出器３４と、計量弁３８と、燃料タ
ンク４０と、ＡＴ制御用アクチュエータ４４と、フィク
ロコンピュータ４６とを有づる自動車用ガスタービンエ
ンジンにおいて、前記ガスタービンエンジン１０の」ン
ブレツサ１０Ａの入り側に設けられたＶＩＧＶｌｏＪを
制御するＶＩＧＶ制御用アクチュエータ５０を設けると
共に、前記マイクロ」ンビュータ４６により該ＶＩＧＶ
制御用アクチュ］−−タ５０を介して前記Ｖ１．ＧＶ１
０Ｊの角度を制御するようにしたものである。

他の構成については前記第１実施例と同様であるので説
明は省略覆る。

この第２実施例におけるマイクロ」ンビュータ４６の主
要な演算処理は、第１８図に示すような流れ図に従つ−
Ｃ実行される。この流れ図は、前出ｉ１０図に示した第
１実施例のステップ１１６の代りに、ＶＩＧＶＩＯＪを
制御する為のＶＩＧＶ角度指令値βＳを出力するステッ
プ４１０が設けられている点が前記第１実施例と屓なる
。他の点については、前記第１実施例と同様であるので
説明は省略づる。

又、第１８図のステップ４１０における、本発明による
ＶＩＧＶ角度指令餡βＳの制御（ユ、具体的には、第１
９図に示づ°ようにして行われる。この第１９図に示Ｊ
流れ図も、ｎｌ）出第１２図に示した第１実施例の流れ
図と対応しているので、具体的な説明は省略づる。

この第２実施例にあけるＶＩＧＶの制御パターンθ１Ｓ
（Ｎ＋）の−例を第２０図に示ゴー。この第２０図も、
前出第１図に示した制御パターンと対応覆るものである
ので、説明は省略づる。

この第２実施例においても、前記第１実施例のＶＮ角度
制御の場合と同ね：にしＵ、ＶＩＧＶ角度θ１ｇｖの制
御を行うことにより、常（ご最適なＶＩＧ　Ｖ　１０　
Ｊの作動が可能となる。

なお、この第２実施例にｄ５いては、本発明を２軸式ガ
スタービンエンジンに適用した場合を例にとっていたが
、１軸式ガスタービンエンジンのＶ？ＧＶ制御も同様に
して行うことが可能である。

前記実施例においては、いずれも、タービン人口＞Ｆｉ
Ａ度Ｔ４に応じて制御が行われていｌ−が、タービン出
口温度Ｔ６に応じて制■づる場合にも、同僅に本発明が
適用できることは明らかである′。なおこの場合には、
タービン出口温度Ｔ６の設定値１−６　ｓｅｔになるＶ
ＮＮ角度指令値制御′パターンを、ＧＧ回転数Ｎ１とエ
ンジン出力軸回転数Ｎ３で与えておく必要がある。、具
体的）（は、例えば第１図のθＳ＜Ｎ１）の代わりに、
制御パターンをＯ８＜Ｎ＋）−ｆ　（Ｎ３）とおく。そ
して、大気温度、エンジン性能の変化による制御パター
ンの修正は、０３（Ｎ＋）を修正するようにすればよい
。前記ｒ（１”Ｊ３）としては、例えば次式を用いるこ
とができる。

丁　（Ｎ　３　）　＝０．　００４　・　Ｎ　３　・・
・　・・・　・・・　（１７）他ノ方法トシテハ、Ｎ　
３　＝　０１５００．１０００．１５００，２０００　
・−・（ｒｐｍ　）とイッた値の時の設定値Ｔｅｎｅｔ
になるθＳ（Ｎ＋）のデータをＲＡ　ｆｖｌ　４６　Ｃ
に記憶し°Ｃおぎ、例えばＮ３＝　５０　Ｏｒｐｍの時
に設定（＠１−らＳｅｔが丁れた場合は、Ｔ　ｓ　ｓｅ
ｔになるようにＶＮＮ角度指令餡αＳを修正し、その結
果を用いてＲＡＭ４６Ｇに記憶されているＮ３−５００
ｒｌｌｌｌｌのθＳ（Ｎ＋）だけを修正することも可能
である。

（発明の効果１ 以上説明した通り、本発明によれば、大気条件やエンジ
ン性能が変化した場合にも、タービン温度を精度よく制
御ヅることができる。従って、常にエンジンを熱効率の
良い作動状態で運転Ｊる゛ことができると共に、過温度
によるエンジン破損を防止ザることができるという優れ
た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＶＮ角度の制御パターンの例を示匁線図、第
２図は、ｂｕ連速時ＧＧ回転数とＶＮＮｉ２Ｏ関係、の
例を示Ｊ線図、第３図は、加速時に大気条件等が変化し
た時のＧＧ回転数とＶＮ角度の関係の例を示す線図、第
４図は、本発明に係る電子制御ガスタービンエンジンの
可動部制御方法の要旨を示す流れ図、第５図は、本発明
の詳細な説明覆る為の、加速時のＧＧ回転数とＶＮ角度
の関係の例を示す線図、第６図は、本発明が採用された
自動車用電子制御ガスタービンエンジンの第１寅施例の
構成を示すブロック線図、＠７図は、前記実施例で用い
られているＧＧ回転数検出器の開成を示すブロック線図
、第８図は、同じく、マイクロコンピュータの構成を示
づブロック線図、第９図は、前記マイクロ」ンビ」、−
夕のＲＡＭに記憶されているＶＮ角度の制御パターンの
例を示う線図、第１０図は、６ら記マイクロ」ンビュー
タにおける主要な演秤処理の流れを示Ｊ流れ図、第１１
図は、前記流れ図における定゛帛状態の判定方法を説明
づる為の、タービン入口温度の変化状態の例を示Ｖ線図
、第１２図は、同じく前記流れ図におけるＶＮ角度を制
御づる為の手順を詳細に示づ流れ図、第１３図は、前記
＠１２図に示される手順を更に詳細に示づ流れ図、第１
４図は、前出第１２図に示づ流れ図における制御パター
ンを修正する手順で行われる、第１の修正方法の原理を
説明づる線図、第１５図は、同じく第２の修正方法の原
理を示づ線図、第１６図は、同じく第３の修正方法の原
理を示″ＬＪ流れ図、第１７図は、本発明が採用された
自動車用電子制御ガスタービンエンジンの第２実施例の
構成を示すブロック線図、第１８図は、前記第２実施例
のマイクロ」ンビュータにおける主要な演算処理の流れ
を示づ流れ図、第１９図は、前記流れ図におけるＶＩＧ
Ｖ角度を制御ｊる為の手順を詳細に示り流れ図、第２０
図は、前記第２実施例におけるＩＧＶ角度の制御パター
ンの例を示づ゛線図で必る。 ＧＧ・・・ガスゼ♀レータ、 Ｎ１・・・ＧＧ回転数、 Ｔ４・・・タービン入口温度、 Ｔｓ・・・タービン出口温度、 θＳ（Ｎ＋）・・・設定制御パターン、αＳ・・・Ｎ角
度指令値、 βＳ・・・ＶＩＧＶ角度指令値、 １０・・・ガスタービンエンジン、 １０Ａ・・・」ンブレツサ、 １０Ｂ・・・」ンブレツサタービン、 １０Ｄ・・・可変ノス゛ル（ＶＮン、 １０、Ｊ・・・可変インレットガイドベーン（ＶＩＧＶ
）２０・・・アクセルセンサ、 ２２・・・Ｇ、Ｇ回転数検出器、 ２８・・・燃焼用空気温度検出器、 ３０・・・タービン出口湿度検出器、 ３２・・・Ｖ　Ｎ角度検出器、 ４２・・・ＶＮ制御用アクチュエータ、４６・・・マイ
クロ」ンピュータ、 ５０・・・ＶＩＧ、Ｖ制御用アクチュエータ。 代理人　高　矢　論 （ほか１名） 第８図 ４６ 第９図 第１０図 第１４図 ｐ １ 第１５図 第１６図 第１７図 Ｒ ０ 第１８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くともガスゼネレータ回転数に応じて、予め設
   定された制卸パターンを用いて、ターどン？Ｍ［が設定
   値となるよう可変ノズル又は可変インレットカイトベー
   ンの角度を制御覆゛るようにし−た電子制御ガスタービ
   ンエンジンの可動部制御方法において、タービン温度が
   設定値と一致しているか否かを判定する手順と、タービ
   ン温度が設定値と一致していない時は、可変ノズル又は
   可変インレットガイドベーンの角度を変化させる手順と
   、タービン温度が設定値と一致した時は、その時の可変
   ノズル又は可変インレットカイトベーンの角度に応じて
   、前記制御パターンを修正する手順と、を含むことを特
   徴とづる電子制御ガスタービンエンジンの可動部制御方
   法。
2. （２）前記制御パターンの修正を、タービン温度が設定
   値と一致した時の可変ノズル又は可変インレットガイド
   ベーンの角度と制卸パターン上の角度との幅差に応じて
   、その時のカスゼネレータ回転数の近傍のデータのみを
   変更することによって行うようにした特許請求の範囲第
   １項記載の電子側」ガスタービンエンジンの可動部制御
   方法。
3. （３）前記制御パターンの修正を、タービン１品度が設
   定値と一致した時の可変ノズル又は可変インレットカイ
   トベーンの角度と制御パターン上の角度との幅差に応じ
   て、ガスゼネレータのアイドリンク近傍を除く全回転数
   域のデータを一律に変更することによって行うようにし
   た特許請求の範囲第１項記オλの電子制御カスタービン
   エンジンの可動ＢＩＳ制御方法。
4. （４）前記制御パターンの修正を、クーヒン温度り＼設
   定値と一致した時の可変ノズル又は可変インレットガイ
   ドベーンの角度と制御パターン上の角度との偏差に応じ
   て、ガスゼネレータ回転数に対応するデータを重み付け
   して変更することによって行うようにした特許請求の範
   囲第１項記載の電子制御ガスタービンエンジンの可動部
   制御方法。