JPS6047825A - 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】

本発明は、電子制御カ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

【ご用いられるガス
タービンエンジンに適用するの（ζ好適な、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値となるよう可変ノ
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
方法に関する。 【従来技術１ 近年、車両用煤層、特に自動車用燃料の多様化を図る目
的で、カ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
クセル操作に応じて、安定な、時には迅速に変化する出
力を発生する為に、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と称する）を構成するコンプレッサタービンの出側
に配設される可変ノズル（以下■Ｎと称する）の角度や
同じ＜ＧＧ＠構成するコンプレッサの入側に配設される
可変インレットガイドベーン（以下ＶＩＧＶと称づる）
の角度等の可動部を刻々側ｆｆ１ｌ−！ｌる必要がある
。従って、例えば、ＧＧ回転数に応じて、予め設定され
た制御パターンを用いて、タービン入口温度が設定値と
なるようＶＮ角痘を制御ヅ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図に示す。 図において、横軸は、ＧＧ回転数Ｎ１を、その定格回転
数（通常のエンジンで敵方ｒｐｍから１０万ｒｐＨｌ程
度）を１００％として、％単位で示したものであり、ア
イドリングの回転数は、例えば、５０％となる。又、縦
軸は、ＶＮ角度θＶ　ｌ’ｌを示したものであり、図の
上方に行く程、聞くものと覆る。 一般に、ＧＧ回転数Ｎ１か一定であれば、ＶＮ角度θｖ
ｎを閉じるほと、タービン入口温度Ｔ４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づる。 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、タービン入口温度Ｔ４の上限値又は設定値Ｔ　ａ　
ｓｅｔでエンジンが作動りるように制御する場合を例に
とって説明する。尚、面記段定値Ｔ４ｓｅｔは、ここで
は、説明を簡単にづる為に、一定値としているが、実際
には、次式に示す如く、ＧＧ回転数Ｎ１等の関数であっ
ても良い。 Ｔ　４　ｓｅｔ　＝ｆ　（Ｎ　＋　）　−−−（１）大
気条件が定まった場合、例えば１５°０１気圧の時に、
タービン入口温度Ｔ４が設定値Ｔ、　ｓｅｔになるＶＮ
角度θｖｎは、エンジンが定割状態にあれば、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
ンクの時は、ＶＮ角度θｖｎを開の状態にしておく方が
、燃料流量が少いので、アイドリンク回転数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Ｖ　Ｎ角度θｖｎは
、線分ＦＥＣＡＢに示されるものとなる。勿論、ＧＧ回
転数Ｎ１がＡ点より小さい領域では、タービン入口回度
Ｔ４が設定値Ｔ４ｓｅｔより低（なっている。 以上のことから、エンジンコントローラ内に、第１図の
線分ＦＥＣＡＢ　（以下設定制御パターンθＳ（Ｎ＋）
と称する）を与えておぎ、ＧＧ回転数Ｎ１が定まった時
に、その時の最適なＶＮ角度θＶＴＩを設定制御パター
ンθＳ’＜Ｎ１）からめて、その角度になるように、Ｖ
べ１を制御すれば良い。 又、エンジンを加速した場合には、第２図に示す如く、
ＶＮ角度θｖｎが、線分Ｆ　Ｎ４　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　＋　ｓｅｔ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に追従して変化する。 今、点Ｆ上で、ＧＧ回転数Ｎ１及びその設定値Ｎ　＋　
ｓｅｔか共にＮ＋ｉの定常状態にあり、設定値Ｔ　４　
ｓｅｔ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＋　Ｓｅ［（＞Ｎ＋　ｉ　）となつ
ｌ＝とする。この時、エンジンコントローラは、ＧＧ回
転数Ｎ＋ｉがその設定値Ｎ　、　ｓｅｔに等しくなるよ
うに、燃料流量を増加し、同時にＶＮ角度θｖｎ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ＦＮＧをたどって加速する。そして、Ｇ
Ｇ回転数Ｎ１が設定値Ｎ　１Ｓｅｊに達した時、ＶＮ角
度θｖｎが、設定制御パターン上の点θｓ　（Ｎ、　ｓ
ｅｔ　）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、例えば大気温度が変化して大気条件が変化すると
、タービン入口温度Ｔ４が設定値Ｔ＜ＳｅｔになるＶＮ
角度θｖｎ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Ｔ　ｏ　ｓｅｔになるＶＮ角度θＶｒｌが、第３図
に示す如く、θＳ（Ｉ’Ｊ＋＞からθ５−（Ｎ＋）に変
化したとする。この時、線分ＦＧＪ上でエンジンを作動
すると−１即ち、設定制御パターンＯ８＜Ｎ＋）上で作
動づると、タービン入口温度Ｔ４はその設定値Ｔ　４　
ｓｅｔ以上となり、エンジンの破損に繋がるＬ１″３そ
れがある。第３図は、θ５−（Ｎ＋）＞θＳ　（Ｎ１）
の状態を示Ｊが、勿論、大気条件やエンジン性能の変化
により、θ５−（Ｎ＋）＜θＳ（Ｎ＋）になることもあ
る。この場合には、設定制御パターンθｓ　（Ｎ１）上
でエンジンを作動すると、タービン入口ｉＭ度Ｔ４は設
定値Ｔ　４ｓｅｔ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、タービン入口温度Ｔ４が設定値下４ｓｅｔ
　Ｉこなる作動線が、設定制御パターン（３ｓ（Ｎ＋）
、即ち線分ＦＧＪからずれた場合には、それを補正し、
設定値下、　ｓｅｔの温度でエンジンを運転する必要が
ある。従って、第３図の点Ｆから点Ｇに加速した時、タ
ービン入口温度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、タービン入口温度Ｔ４が設定値Ｔ４　Ｓｅｔに
なるようにＶＮ角度を開いていくように覆ると、点Ｇか
ら点Ｈに移る。そして、点Ｈで設定値Ｔ４ｓｅｔの温度
で運転される。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　１　ｓｅｔがＮ　１−　ｓ
ｅｔになったとすると、エンジンは、点Ｈから点Ｊへ加
速する。次いで、点Ｇから点日ぺ移った時と同様にして
、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Ｔ　４　ｓｅ［に、あ
る程度近づけて制御することが考えられるが、この場合
には、点Ｇ及び点Ｊｃ運転されることなどかられかるよ
うに、精度良（タービン入口温度Ｔ４を設定値Ｔ４Ｓｅ
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Ｔｓｓ
ｅｔになるＶＮ角度θｖｎは、Ｇ’Ｇ回転数Ｎ１と出力
軸回転数Ｎ３０両者の関数で与えられる。 前記のような問題点を解消するべく、ＶＮ又はＶＩＧＶ
の制御パターンを、大気温度、大気圧、エンジン性能等
の変化に応じて修正して、精度の高いタービン入口温度
Ｔ４或いはタービン出口温度Ｔ６の制御を行なうことが
考えられる。 しかしながら、例えばトンネル通過時のように大気湿度
が急激に変化すると、ＶＮ又はＶ　Ｉ　Ｇ　Ｖの制御パ
ターンの修正が遅れ、最適な制御ができない恐れがあっ
た。 ｒ発明の目的］ 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、大気温度や大気圧等の大気条（’ｌか急激に変化
した場合であっても、最適な制御パターンを迅速に得る
ことができ、従って、タービン温度を精度良く制御して
、常にエンジンを熱効率の良いところで運転することが
できると共に、過温度によるエソジンの破壊を防止づる
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
御方法を提供づることを第１の目的と覆る。 本発明は、又、前記第１の目的にＩｊ［＋えて、エンジ
ン性能の変化に応じた制御パターンの修正を的確に行な
うことができる電子制御ガスタービンエンジンの可動部
制御方法を提供づることを第２の目的とする。 【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
定値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
を示す如く、大気条件を検知Ｊる手順と、該大気条件に
応じて前記制御パターンを変化させる手順と、を含むこ
とにより、前記第１の目的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記制御パターンを、基準の
大気条件における制御パターン上のデータに、大気条件
に応じて変化づる設定値を加減することによって変化さ
せるようにして、制御パターンが大気条件に応じて容易
に変化できるようにしたものである。 本発明は、又、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 うにした電子制御ガスタービンエン 制御方法において、第５図にその要旨 大気条件を検知する手順と、該大気条件基準の大気条件
における制御パターンを変化させる手順と、ターどン記
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）都度が設定値と一致していない時（よ、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
時の可変ノス゛ル又は可変インレットガイドベーンの角
度に応じて、大気条件の変化による影響分を除いた上で
、前記基準の大気条件にｄ３ける制御パターンを修正す
る手順と、を含むことにより、前記第２の目的を達成し
たものである。

【発明の作用］ 本発明においては、大気条件に応じて制御パターンを変
化させるようにしたので、変化の時間的割合が早い大気
温ＩＮや大気圧等の大気条件の変化に応じて、制御パタ
ーンが迅速に変化され、従って、大気条件に応じた適切
な制御を迅速に行なうことができる。これにより、エン
ジンのタービン入口温度或いはタービン温度）呂度を精
度良く制御して、エンジンを熱効率の良いところで運転
すると共に、過温度によるエンジン破壊が防止される。 又、本発明は、更に、タービン温度が設定値と一致して
いない時は、ＶＮ又はＩ　Ｇ　Ｖの角度を変化させ、タ
ービン温度が設定値と一致した時は、その時のＶＮ又は
ＶＩＧｖの角度に応じて、大気条件の変化による影響分
を除いた上で、基準の大気条件に６３１プる制御パター
ンを修正するようにしたので、比較的変化の時間的割合
が遅いエンジン性能の変化に応じて、制御パターンが的
確に修正される。 即ち、大気温度が基準温度、例えばＯ’Ｃの時に、定常
状態でタービン入口温度Ｔ４が最大許容温度Ｔ４　Ｓｅ
ｔになるＶＮ角度θｖｎと、ＧＧ回転数Ｎ１との関係を
表わした基準制御パターンθＳ（Ｎ＋）は、第６図に実
線で示づ如くとなる。九って、大気温度が０℃の時は、
この基準制御パターンθ５（Ｎ１）上でエンジンを運転
づることか、エンジンを熱効率の良い点で運転げること
に相当する。 この大気温度において、エンジンを加速して、ＧＧ回転
数Ｎ＋ｉをアクセルペダルで設定される設定値Ｎ　、　
ｓｅｔまで増加する場合は、第６図の線分ＧＭＦと作動
させれば良い。しかしながら、大気；都度や大気圧の大
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か設定値Ｔ　４ｓｅｔどなるＶＮの制御パターンは
、第６図に実線で示された基準制御パターンθＳＩＮ＋
）からずれる。 例えば大気温度が３０”Ｃとなると、最適な制御パター
ンは、第６図に破線で示す制御１パターンθＳ’（Ｎ＋
）となる。従って、例えば前記基準制御パターンθｓ（
Ｎ＋）をエンジン運転状態に応じて逐次修正してゆくこ
とが考えられるが、大気温度や大気圧等の大気条件変化
によって生じた基準制御パターンθＳ（Ｎ＋）の修正を
、エンジンの性能変化によって生じた基準制御パターン
θＳ〈Ｎ１）の修正と同様に行なうことは、両者の酌量
的変化の割合が大幅に異なり、例えば、大気温度はトン
ネルを通過覆る時のように急激に変化することがあるこ
とを考慮すると、不都合である。 従って、本発明では、基準となる大気温度に対応するＶ
Ｎの基準制御パターンθ５（Ｎ１）を記憶しておき、大
気温度の変化による基準制御パターン０３（Ｎ＋）の変
化分は、大気条件の変化に合わせて迅速に変化させるの
みで、基準制御パターン０Ｓ（Ｎ＋）自体は修正せず、
エンジン性能等の変化のみに応じて、基準制御パターン
θＳ　（Ｎ１）の修正を行なうようにしたものである。 ［実施例］ 以下図面を参照して、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２軸式ガスタービンエ
ンジンのＶＮ角度の制御に適用したもので、第７図に示
す如く、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を回転づる為のコンプレッサタービ
ン１０ＢからなるＧＧ、該コンプレッサタービンＩＯＢ
に燃焼ガ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から排出される浦１焼カスの流量を
制御する為の、本発明に係る制御か行われるＶＮｌｏＤ
、該ＶＮ１０Ｄを通過しノ：　ｔ：、δ焼カスが供給さ
れるパワータービン１０Ｅ、該パワータービン１０Ｆを
通過したガスによって、前記コンプレッサ１０Ａを介し
て燃焼器１０Ｃに供給される吸気を加熱づる為の熱交換
器１０Ｆ、前記パワータービンＩＯＥの出力軸の回転を
減速−づる為の減速歯車１０Ｇ、１０Ｈからなるガスタ
ービンエンジン１０と、前記減速歯車１０Ｇ及び１０Ｈ
によって減゛速された前記パワータービンＩＯＥの回転
を、自動車の走行状態に合わせて変速する為の自動変速
機（以下ＡＴと称する）１２と、該自動変速機１２の出
力軸の回転を左右の車輪１６に伝える為の差動歯車装＠
１４と、アクセルペダル１８の踏込み最に応じて出力、
即ちＧＧ回転数の設定１直Ｎ１５ｅｔが変化するアクセ
ルセンサ２０と、前記コンプレッサＩＯＡ及びコンプレ
ッサタービン１０βからなるＧＧの回転数Ｎ１に比例し
た出力を発生する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す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の出口圧力ＣＤＰに比
例した出力を発生する為の、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
口温度、即ち燃焼器１０Ｃの入口空気温度Ｔ　３５に比
例した出力を発生する為の、熱雷対とアンプからなる燃
焼用空気温度検出器２８と、前記パワータービン１０Ｅ
の出口温度、即ちタービン出口温度Ｔらに比例した出力
を発生する為の、同じく熱電対とアンプからなるタービ
ン出口温度検出器３０と、前記ＶＮ１０Ｄ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角度検出器３２と、大気温度Ｔｏに比例
した出力を発生する為の、ザーミスタ又は白金抵抗体と
アンプからなる大気温度検出器３３と、前記ＡＴ１２の
シフト位置Ｓ０１に比例した出力を発生ずるシフト位置
検出器３４と、ｎＵ記ＧＧ回転ＩＨ９定値Ｎ　、　ｓｅ
ｔ　、ＧＧ回転数Ｎ　１ｉ　、エンジン出力軸回転￥１
Ｎ３ｉ、コンプレッサ出ロ圧力ＣＤＰ、燃焼器入ロ渇度
丁３５、タービン出口温度Ｔｓ、ＶＮ角度αｆ、大気温
度Ｔｏ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が
ら前記燃焼器１Ｃ）Ｃに供給される燃料流量Ｇｒ　、Ｖ
ＮＮ制用用アクチュエータ４２よって制御されるＶＮ角
度指令値αＳ　、ＡＴ制制用用アクチュエータ４４よっ
て制御される前記ＡＴ１２のシフト位置Ｓ　Ｉ）等を制
御する為のマイクロコンピュータ４・６と、から構成さ
れている。 前記ＧＧ回転数検出Ｂ２２は、第８図に詳細に示り如＜
、、ＧＧの回転に連動づ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す為の電磁ピックアップ２２Ｂと
、該電磁ピックアップ２２Ｂの出力を増幅すると共に矩
形波に整形する為のアンプ２２Ｃと、該アンプ２２Ｇの
出力をアナログ電圧１５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。 前記マイクロコンピュータ４６は、第９図に詳細に示す
如く、燃料流量Ｇｆ　、ＶＮ角度指令値αＳ、シフト位
置Ｓｐ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憶しているリードオン
リメモリく以下ＲＯＭと称する）４６Ａと、該ＲＯＭ４
６Ａに記憶された制御プログラムを順次呼び出して、そ
の手順に対応する演算処理を実行する中央処理ユニット
（以下ＣＰＵと称づる）４６Ｂと、該ＣＰＵ４６Ｂの演
算処理に関連する各種データ及びＣＰｔＪ４６Ｂでの演
算結果を記憶すると共に、そのデータの必要時にＣＰ　
Ｌｌ　４６　Ｂ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と称する）４６０と、水晶振動子
４６Ｄを含み、前記各種演算の為の基準クロックパルス
を発生覆るクロック発生回路４６Ｅと、前記シフト位置
検出器３４から入力されるシフト位置信号３ｐｉを入力
づる為の人出力ボート（以下１．／Ｆと称づる）４６Ｇ
と、前記ＣＰＵ４６Ｂの演算結果に応じて、燃料流量Ｇ
ｒ　、ＶＮ角度指令値αＳ、シフト位＠Ｓ１〕等の制御
信号を出力する為のＩ／Ｆ４６Ｈと、から主に構成され
ている。このマイクロ」ンビュータ４６は、エンジンキ
イスイッチの投入により作動開始ダる安定化電源回路（
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ＵＳ、シフ（−
位置Ｓｐの制御指令を発生している。 本発明においては、前記基準制御パターンθＳくＮ１〉
は固定せずに逐次修正していく必要がある為、該基準制
御１１パターン０３（Ｎ＋）がｉｌｌ′Ｉ記ＲＡＭ４６
Ｃに記憶されているが、その方法としては、座標で与え
る方法と、関数で向える方法が考えられる。例えば、座
標で与える場合には、第１０図及び下記第１表に示づ如
く、ＲΔＭ４６Ｃの中に、１番目から１＋５番目までの
データを、ＧＧ回転数Ｎ＋（％）とＶＮ角度θｖｎ（’
）で与えることができる。なお、ここでは、ＶＮの全開
時はａ　ｖｎ＝　３０°、全問時はθｖｎ−−３０’と
した場合の例を示している。 １　０　３０ ２　４５　３０ ３　５０　３０ ４　５５　−２５ ５　６０　−２０ ６　６５　−１８ ｉ　＋１　８５　−２ 前記ＲＡＭ４６Ｃ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θ
ｓ（Ｎ＋）上のＶＮ角度θｖｎは、−１８°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。なお、この第１表では、ＧＧ回転数
Ｎ１の単位が％とされていたが、勿論ＲＰＭの単位系で
座標を表わすこともできる。 以下作用を説明する。 前記マイクロコンピュータ４６の主要な演算処理は、第
１１図に示ず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、前記Ａ／Ｄ変換器３６を制御して、００回転数
設定１直Ｎ　、　ｓｅｔ　、　ＧＧ回転数Ｎ＋　ｉ、エ
ンジン出力軸回転数Ｎ３１、コンプレッサ出ロ圧力ＣＤ
Ｐ、燃焼器人口温ＩＴ３５、タービン出ロ温度Ｔ６．Ｖ
Ｎ角度αｆ、大気温度Ｔｏを入力づると共に、前記Ｉ／
Ｆ４６Ｇを制御してシフト位置信号Ｓｐｉを入力する。 ついでステップ１１２に進み、各種入力信号とＲＡＭ４
６Ｇに記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ＲＡＭ４６Ｇに記
憶されているデータから、燃料流１１Ｇ［を演算してそ
の結果を出力する。ついでステップ１１６に進み、各種
入力信号とＲＡＭ４６０に記憶されているデータから、
本発明によりＶＮ角度指令値αＳを演算して、その結果
を出力する。ついでステップ１１８に進み、同様にシフ
ト位＠ｓｐ　＠演算して、その結果を出力づる。 ついでステップ１２０に進み、各種入力信号とＲＡＭ４
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Ｉ哀検出
器３２、シフ１〜位置横位置３４、ＶＮ制御用アクチュ
エータ４２、ＡＴ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１２１了後、前出ステップ１１０に戻り、以下これ
を繰返す。 萌出第１１図のステップ１１２における定常状態の判定
は、具体的には、現在の時刻からある時間だ（ブ前進の
エンジンの状態、例えば、タービン入口温度Ｔ４、ＧＧ
回転数Ｎ１１、エンジン出力軸回転数Ｎ３　ｉｚ燃料流
量Ｇｆ　、ＶＮ角度αｆ等を記憶しておき、そのデータ
の変化状態を検知することによって行われる。即ち、今
、タービン入口温度Ｔ４の変化状態に応じて定常状態で
あるか否かを判定づる場合を、第１２図を参照して説明
づると、現在の時刻のタービン入口温度Ｔ４を丁４（０
）とし、第１１図の流れ図で１周期前（例えば５０ミリ
秒１ｉＩＪ）に読込んだデータをＴ４（−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す
る。 Ａ−Σｌ　Ｔ４　（ｉ　）　Ｔ４　（＋−１）　ｌ・・
・〈２）Ｉニガ ここで、Ｎは負の整数で、例えば−２００とすることか
できる。 又、重み関数い′（ｉ）を用いて、積算値Ａを次式から
めることもできる。 Ａ＝±ＩＩＩＷ（ｉ）　・ｌ　Ｔ４　（ｉ　）　Ｔ４　
（＋−＋）　ｌＩ富ハ ・・・・・・・・・（３） ここで、ＧＷ（ｉ）は、例えば次式のように置くことか
できる。 （ＩＷ（ｉ　）＝　（１０００＋ｉ　）／１０００−　
（４）なお上記説明においては、タービン入口温度Ｔ４
の場合を例にとって説明しているが、同様にして、ＧＧ
回転数Ｎ＋　ｉ、エンジン出力軸回転数Ｎ３１、燃料流
ｆｆ１Ｇｆ　、ＶＮ角度αｆ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１１図のステップ１１６にお（ブる、本発明
によるＶＮ角度指令値αＳの制御は、具体的には、第１
３図に示すようにして行われる。即ち、まずステップ−
２１０で、タービン出口温度Ｔ６、燃焼器入口温度Ｔ３
５、ＧＧ回転数Ｎ　１　ｉ　％エンジン出力軸回転数Ｎ
３　ｉｓコンプレッサ出ロ圧力ＣＤＰＳＶＮ角度α「等
の各種入力信号からタービン入口濃度Ｔ４を計Ｎ−５ｌ
る。ついでステップ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する。両者が一致して
いない場合、又は、両者の偏差ｌＮ＋ｔ　Ｎ＋５ｅｔＩ
が設定値ΔＮ（例えば１０１０００ｐｐ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θＳ（Ｎ＋）と大気温度Ｔｏ、
ＧＧ回転数Ｎ＋　ｉ、その設定値Ｎ　１ｓｅｔから、設
定値Ｎ　１ｓｅｔがＧＧ回転数Ｎ１１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　１ＳｅｊがＧＧ回転数Ｎ＋ｉ未渦である時には減
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６図の点■から点Ｈへ加速する際の線分
ＩＮＨ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、その時のＧＧ回転数Ｎ１がその設定値Ｎ　、　ｓ
ｅｔ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でめられたタービン入口温度ゴ
ー４が設定値Ｔ　４　ｓｅｊ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２１
８に進み、例えば次式を用いて、１周期前のＶＮ角度指
令埴αＳ　（−１）を設定値ΔαＳ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Ｔ
４が設定値Ｔ　ａ　ｓｅｔになるようにする。 α５＝（Ｘｓ（−１）＋ΔαＳ　・・・・・・・・・（
５）一方、前出ステップ２１６の判定結果が正である場
合、即ちタービン入口温度Ｔ４が設定値Ｔ４Ｓｅ［と一
致していると判断される時には、ステップ２１９に進み
、前記大気温度検出器３３で検出される大気温度Ｔｏに
応じて、例えば次式により制御パターンの大気温度に応
じた補正量αｔＯをめる。 αｔｏ＝ｆ（Ｔｏ）　・・・・・・・・・（６）この間
数ｆ　（Ｔｏ）としては、例えば、ｒ　（丁０）−〇、
１ＸＴｏとづることができる。 又、この間数ｒ（１−ｏ）を、大気温度ＴｏとＧＧ回転
数ｊ閏１の関数、即ちｆ　（Ｔｏ、Ｎ＋）としても良い
。 ステップ２１９終了後、ステップ２２０に進み、例えば
、その時のＶ　Ｎ角度と制御パターン上の角度の偏差に
応じて、制御パターン０３（Ｎ＋）を修正づる。ついで
ステップ２２２に進み、ＲＡ　Ｍ４６Ｃに記憶されてい
る制御パターンθＳ（１’ＪＩ＞とＧＧ回転数Ｎ＋ｉ及
び補正量αｔｏから、Ｖ　Ｎ角度指令値αＳを次式によ
り演Ｗづる。 αＳ＝θｓ（１’ｌ＋ｉ）＋α［０・・・・・・・・・
（７）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角度指令値αＳを前
記ＶＮ制御用アクチュエータ４２に出力丈る。これによ
って、ＶＮ　１０Ｄの角度が制御される。 この第１３図の流れ図により、ＲＡＭ４６０には、大気
条件の変化による影響が除かれた、常にタービン入口温
度Ｔ４が設定値Ｔ４ｓｅｔになる基準制御パターン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
転することが可能となる。 以下、第１４図を参照して、大気温度の変化に応じた制
御パターンの補正及びエンジンの性能変化に応じた制御
パターンの修正の具体的例について詳細に説明する。今
、大気温度が基準温度、例えば０℃の時に、タービン入
口温度Ｔ４が設定値Ｔ　ａ　ｓｅｔとなる基準制御パタ
ーンθＳ（Ｎ＋）が、第１４図の線分ＡＢＣＤＥＦで与
えられるとする。 従って、マイクロコンピュータ４６のＲＡＭ４６Ｃには
、例えば、点Ａ１点Ｂ、点Ｃ１点Ｄ、点Ｅ１点Ｆのデー
タのみが記憶されている。 大気温度が変化して、例えばＴｏ（℃）となった時、Ｖ
Ｎ角度の制御に用いる制御パターンは、基準制御パター
ンθＳ（Ｎ＋）に大気温度Ｔｏに応じた補正量αｔｏを
加えた値、θＳ　（Ｎ１）十αｔＯとなる。このときの
制御パターンが、第１４図の線分ＧＨＩＪＫＬである。 従って、００回転数がＮ＋ｉである時、大気温度が０℃
であれば点Ｒで運転され、大気温度がＴｏ（’Ｃ）であ
れば点Ｐで運転己れる。 このようにして、大気温度Ｔｏが変化した時は、基準制
御パターンθＳ（Ｎ＋）、即ち、ＲＡ　Ｎ−１４６Ｃの
点Ａ１点Ｂ１点Ｃ１点Ｄ１点Ｅ、点トのデータを修正す
ることなく、大気温度Ｔｏから直接、点Ｐをめることが
でき、迅速に適切な制値１１パターンを得ることができ
る。 次に、点Ｐで運転していて、大気温度はＴ’　。 （℃）のままで変化しないにも拘わらず、エンジン性能
が変化して、タービン入口温度Ｔ４が設定ｌａ　Ｔ　４
　ｓｅｔになる点が、点Ｐがら点Ｑへ移ったとづる。こ
の場合、例えば、点Ｐ（点Ｒ）の両側のデータ、即ち、
点ＣのＶ　Ｎ角度θｖｎ、　ｃ及び点りのＶＮ角度θｖ
ｎ、　ｄを、点ＰのＶＮ角度θｖｎ、　Ｄと点ＱのＶＮ
角度θｖｎ、　ｑの差Δθｖｎだけ修正Ｊる。即ち、Ｒ
ＡＭ４６Ｇに記憶される基準制御パターンθＳ　−（Ｎ
＋　）のデータは、点Ａ１点Ｂ、点Ｍ１点Ｎ１点Ｅ１点
Ｆとし、点ＭのＶＮ角度θｖｎ、　ｍ及び点ＮのＶＮ角
度θｖｎ、　ｎは、次式に示ブ如くとなる。 θｖｎ、　ｍ　＝θｖｎ、　ｃ　−△θｖｎ　−旧−−
−−−（８）θｖ［１，ｎ　＝θｖｎ、　ｄ　−Δθｖ
ｎ　・・−−−−−＝　（９）なお、偏差△θｖｎに応
じて基準制御パターン上のデータを修正する方法はこれ
に限定されず、例えば、第１５図に示１如く、前記偏差
△θｖｎに応じて、ＧＧのアイドリング近傍を除く全回
転数域のデータを一律に修正づるようにしたり、或いは
、第１６図に示す如く、前記偏差△θｖ１１に応じて、
ＧＧ回転数に対応ジるデータを、点Ｐ（点Ｒ）から遠い
データはど小さくなる重み関数を用いて重み付（プした
データによって修正することも可能である。 このようにして、エンジン性能の変化に合わせて、ＲＡ
　Ｍ　４．６０に記憶されたＶＮ角度の基準制御パター
ンθＳ（Ｎ＋）を修正することにより、最適なＶＮ角度
を常に得ることができる。 次に、本発明を、２軸式ガスタービンエンジンのＶＩＧ
Ｖ角度の制御に適用した本発明の第２実施例について詳
細に説明覆る。 Ａ実施例は、第７７図に示ず如く、前記第１実施例と同
様の、コンプレッサ１０Ａ及びコンプレッサタービン１
０ＢからなるＧＧ、燃焼器１０Ｃ、パワータービンＩＯ
Ｅ、熱交換器１０Ｆ、減速歯車１０Ｈ１１０Ｇを含むガ
スタービンエンジン１０と、Ａ　７ｒ　１　’２と、差
動ｍ＠装＠１４と、車輪１６と、アクセルペダル１８と
、アクセルセンサ２０と、ＧＧ回転故検出器２２と、エ
ンジン出力軸回転数検出器２４と、ＣＤＰ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３０と、大気温度検出器３３と、シフト位置検出器３
４と、計量弁３８と、燃料タンク４ｏと、Ａ１−制御用
アクチュエータ４４と、マイクロコンピュータ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１゜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、前記マイクロコン
ピュータ４６により該ＶＩＧ制御用アクチュエ〜夕５０
を介して前記ＶＩＧＶ１０Ｊ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＠
様であるので説明は省略する。 この第２実施例におけるマイクロコンピュータ４６の主
要な演算処理は、第１８図に示すような流れ図に従って
実行される。この流れ図は、前出第１１図に示した第１
実施例のステップ１１６の代すニ、Ｖ　ＩＧＶｌ　０Ｊ
を制ｔｆｌｌＴル為の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
と異なる。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する。 又、第１８図のステップ４１０における、本発明による
ＶＩＧＶ角度指令値βＳの制御は、具体的には、第１９
図に示づようにして行われる。この第１９図に示す流れ
図も、前出第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する。 この第２実施例におけるＶＩＧＶの制御パターンθ１Ｓ
（Ｎ＋）の−例を第２０図に示す。この第２０図も、前
出第１図に示した制御パターンと対応Ｊるものであるの
で、説明は省略する。 この第２実席例においても、前記第１実施例のＶＮ角度
制御の場合と同様にして、ＶＩＧＶ角度θｉｇｖの制御
を行うことにより、常に最適なＶＩＧＶｌｏＪの作動が
可能となる。 なお、この第２実施例においては、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■ＧＶｉｌｉｌ制御も
同様にして行うことが可能である。 なお前記実施例においては、何れも、人気温度Ｔｏに応
じて基準制御パターンを補正していたが、基準制御パタ
ーンを大気条件に応じて変化させる方法はこれに限定さ
れず、大気温度下□と共に大気圧Ｐｏの補正を加えて、
次式に承り如く補正値αｔＯ等をめるようにすると、更
に良い精度でＶＮ角度又はＶＩＧＶ角度の制御が可能と
なる。 αｔｏ＝ｒ　（Ｔｏ　、　Ｐｏ　）　−−−（１０）又
、前記実施例においては、いずれも、タービン入口温度
Ｔ４に応じて制御が行われていたが、タービン出口温度
Ｔ６に応じて制御づる場合にも、同様に本発明が適用で
きることは明らかである。 なあ、この場合には、タービン出口温度Ｔ６の設定値１
−ｅｓｅｔになるＶＮ角度θＶｌ’ｌの制御パターンを
、ＧＧ回転数Ｎ１とエンジン出力軸回転数Ｎ。 で与えてあく必要がある。具体的には、例えば第１図の
θＳ（Ｎ＋）の代わりに、制御パターンをθＳ　（Ｎ＋
）−ｒ　（Ｎ３）とおく。そして、大気温度やエンジン
性能の変化による制御パターンの補正や修正は、θＳ＜
Ｎ＋）を修正するようにすればよい。前記ｆ（Ｎ３）と
しては、例えば次式％式％ （１１） 他の方法としては、Ｎ３−０，５００，１０００．１５
００，２０００−−−　（ｒｐｍ　）といった値の時の
設定値Ｔ　６　ｓｅｔになるθｓ（Ｎ＋）のデータをＲ
ＡＭ４６Ｃに記憶しておぎ、例えばＮ３＝　５０　Ｏｒ
ｐｍの時に設定値Ｔ　６　ｓｅｔがずれた場合は、Ｔ　
６　ｓｅｔになるようにＶ’Ｎ角度指令値αＳ等を修正
し、その結果を用いてＲＡＭ４６Ｇに記憶されているＮ
５＝ｂＯＯｒｌｌｌｌｌのθＳ（Ｎ＋）だけを修正する
ことも可能である。 【発明の効果】 以上説明した通り、本発明によれば、大気条件の変化に
応じて制御パターンが補正されるので、大気条件が急激
に変化した場合であっても、ＶＮ角度やＶＩＧＶ角度の
制御を応答性良く、精度良く行なうことがＴ：きる。従
って、大気条件の変化によらず、當にエンジンを燃焼効
率の良い作動状態で運転づることができると共に、過温
度によるエンジンの破損を防止することができる。又、
メモリに記憶された基準の大気条件における制御パター
ンは、エンジン性能が変化した場合にのみ修正づるよう
にしたので、大気条件の変化に影響されない、的確な制
御パターンを（ｑることができる等の優れた効果を有づ
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づ線図、第
２図は、加速時の００回転数とＶＮ角度の関係の例を示
１線図、第３図は、加速時に大気条件等が変化した時の
００回転数とＶＮ角度の関係の例を示す線図、第４図及
び第５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６図は、本
発明の詳細な説明づる為の、加速時の００回転数とＶＮ
角度の関係の例を示す線図、第７図は、本発明が採用さ
れた自８車用電子制御ガスターヒ：・エンジンの＠１実
施例の構成を示すブロック線図、第８図は、前記実施例
で用いられているＧＧ回転数検出器の構成を示すブロッ
ク線図、第９図は、同じく、マイクロ」ンビュータの構
成を示づブロック線図、第１０図は、前記マイクロ」ン
ビュータのＲＡＭに記憶されているＶＮ角度の制御パタ
ーンの例を示す線図、＠１１図は、前記マイクロコンピ
ュータにお【ブる主要な演算処理の流れを示づ流れ図、
第１２図は、前記流れ図における定常状態の判定方法を
説明する為の、タービン入口温度の変化状態の例を示す
線図、第１３図は、同じく前記流れ図におりるＶＮ角度
を制御づる為の手順を詳細に示す流れ図、＠１４図は、
前出第１３図に示す流れ図にＪ月プる制御パターンを補
正し修正プる手順で行われる、補正方法及び修正方法の
原理を説明Ｊる線図、＠１５図は、同じく他の修正方法
の原理を示す線図、第１６図は、同じく更に他の修正方
法の原理を示づ流れ図、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Ｊブロック線図、第１８図は、前記第２実施
例のマイクロコンピュータにおける主要な演算処理の流
れを承り流れ図、第１９図は、前記流れ図におけるＶＩ
ＧＶＭ度を制御づる為の手順を詳細に示づ流れ図、第２
０図は、前記＠２実施例におけるＶＩＧＶ角度の制御パ
ターンの例を示１線図である。 ＧＧ・・・ガスゼネレータ、Ｎ１・・・００回転数、Ｔ
４・・・タービン入口温度、 Ｔ６・・・タービン出口温度、　Ｔｏ・・・大気温度、
θＳ（Ｎ＋）・・・基準制御パターン、αｔｏ・・・大
気温度補正歯、　αＳ・・・ＶＮ角度指令値、βＳ・・
・ＶＩＧＶ角度指令値、 １０・・・ガスタービンエンジン、 １０Ａ・・・コンプレッサ、 １０Ｂ・・・コンプレッサタービン、 １０Ｄ・・・可変ノズル（Ｖ　Ｎ　）、１０Ｊ・・・可
変インレットガイドベーン（ＶＩＧＶ）２０・・・アク
セルセンサ、 ２２・・・ＧＧ回転数検出器、 ２８・・・燃焼用空気温度検出器、 ３０・・・タービン出口）品１哀検出器、３２・・・Ｖ
Ｎ角度検出器、　３３・・・大気温度検出器、４２・・
・ＶＮ制御用アクチュエータ、４６・・・ンイクロコン
ピュータ、 ５０・・・ＶＩＧＶ制御用アクチュエータ。 代理人　高　矢　論 （ほか１名） 第６図 第１０図 Ｇ６回転救　ｔｈ　ｆ％） 第９図 ムロ ６Ｄ 第１１図 第１２図 十 石　ｅ閂 第１６図 第１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少くともガスゼネレータ回転数に応じて、予め設
   定された制御パターンを用いて、タービン湿度が設定値
   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、大気条件を検知する手
   順と、該大気条件に応じて前記制御パターンを変化させ
   る手順と、を含むことを特徴とする電子制御カスタービ
   ンエンジ〉・の可動部制御方法。 く２）前記制御パターンを、基準の大気条件における制
   御パターン上のデータに、大気条件に応じて変化する設
   定値を加減することによって変化させるようにした特許
   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。 （３）少くとし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値
   となるよう可変ノズル又は可変インレットガイドヘーン
   の角度を制ｉ１１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、大気条件を検知
   する手順と、該大気条件に応じて、墨準の大気条件にｄ
   ５りる制御パターンを変化させる手順と、タービン温度
   が設定値と一致しているか否かを判定づる手順と、ター
   ビン）８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ガイドベーンの角度に応
   じて、大気条件の変化による影響分を除いた上で、前記
   基準の人気条件における制御パターンを修正づ−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。