JPS6329036A

JPS6329036A - 回転出力エンジンの制御方法および閉ル−プエンジン制御装置

Info

Publication number: JPS6329036A
Application number: JP62061409A
Authority: JP
Inventors: チャールズ　エー．スカーヴァン; ステフェン　エー．フィッシャー
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1988-02-06
Also published as: EP0253462A2; US4693077A; JPH0581742B2; EP0253462B1; DE3771795D1; EP0253462A3

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】本発明はエンジンへの燃料供給がエンジン駆動されるト
ルク伝達部材から得られる測定された帰還トルクにより
司られるようにした、帰還トルクに基づく閉ループトル
クおよび馬力エンジン制御に関する。

更に詳細には、本発明はエンジンと負荷との間の駆動系
に沿って作動するトランジューサにより測定される帰還
トルクの関数として負荷に動力を与えるべくエンジンが
制御されるようにした閉ループ系に通用可能である。

このような系においては、帰還トルクは実際のエンジン
トルクとは動的に異なるから、即ち、帰還トルク信号は
位相的に遅れたり進んだりすることがありうると共にエ
ンジントルクに対して振幅を増幅されたり減衰されたり
することがありうるから、問題が生じる。

この開運は系の安定性と過渡応答特性の双方を低下させ
るものである。エンジンの極性慣性モーメントが系（エ
ンジンおよび負荷）の全極性慣性モーメントに関連して
大きければ大きいほど、トルク差の問題も大きい。本発
明は動的トルク差を補償するように帰還トルクを修正す
ることにより上記問題を緩和するものである。具体的に
は、本発明は、トランジューサにより測定される帰還ト
ルクは総エンジントルクからエンジンの極性慣性モーメ
ントを（正または負に）加速するに要するトルクを差引
いたものを表わすということを認識したものである。従
って、本発明に従って、測定された帰還トルクはそれに
エンジンの極性慣性モーメントとエンジン加速度との積
により与えられる合成補正トルクを加えることにより修
正される。そのように修正されるので、帰還トルクと総
合的系応答および安定性は著しく向上する。

以下に本発明を添付図面によって具体的な実施例につい
て更に説明する。

さて第１図において、本発明を適用可能な型式の閉ルー
プ系１０が描かれている。この系１０は駆動軸１６と歯
車箱１８とを含むパワトレーンを介してプロペラ１４に
回転原動力を与えるためのエンジン１２を含む。説明の
ために、しかし本発明をなんら限定することなく、エン
ジン１２は米国ゼネラル・モーターズ社のアリソン・ガ
スタービン部により製造されるごときＴ５６−Ａ−４２
７型ガスタービン・エンジンでよく、駆動軸１６および
歯車箱１８がそれと一体となっている。同様に、プロペ
ラ１４も米国ハミルトン・スタンダード社により製造さ
れるごときＨ５Ｄ５４４６０−１型プロペラ／制御系で
よい。

通常のようにして、エンジン１２の動力出力は燃料源２
０から適切な燃料スケジュール装置２２を介して供給さ
れる燃料の量により決定される。系１０の少なくとも１
つの機能的モードにおいては、制御器２４は装置２２を
作動してエンジン１２に供給される燃料量を所望のエン
ジン動力出力Ｐｄ　　と測定された帰還動力Ｐｆ　との
差の関数として制御する。

制御器２４は所望の燃料流を達成するために燃料スケジ
ューリングに対して完全な権能を持つかあるいは機械的
な燃料スケジュール手段により送出される燃料を調整し
うる。第１図に示した実施例においては、開ループ作動
時の燃料スケジュールのために操作者により調節可能な
動力レバー２６が装置２２に機械的に連接されている。

閉ループ作動時には、制御器２４は機械的にスケジュー
ルされた燃料流を調整して所要の値を達成する。説明の
ために、しかし本発明をなんら限定することなく、制御
器２４はＥＨ−Ｒ２型プログラム可能デジタル・エンジ
ン制御器でよく、また燃料スケジュール装置２２はＡＰ
−８６型流体力学的制御器でよく、これらはいずれも米
国アライド社のペンディックス部により製造されるどき
ものである。

制御器２４は動力レバー２６の設定の関数としての所望
のエンジン動力出力Ｐ４．圧縮機入ロ温度および圧力、
ならびにガスタービン・エンジン１２の排気圧力を決定
する。圧縮機入口温度は、適切な温度トランジューサ２
８により測定され、圧縮機入口圧力および排気圧力はそ
れぞれ適切な圧カドランジューサ３０および３２により
測定される。同様に、制御器２４はトランジューサ３３
から受は取る適切な入力信号に応答して制御器２４によ
り計算される帰還トルクＴｆ　の関数としての測定され
た帰還動力Ｐｆ　　および駆動軸１６の帰還速度Ｎｉ　
を決定する。

一例として、且つ本発明をなんら限定することなく、ト
ランジューサ３３は駆動軸１６゜歯車歯組立体３４．３
６および磁気ピックアップ３８．４０を含む６作動に当
っては、駆動軸１６が回転するにつれて磁気ピックアッ
プ３８および４０はそれぞれ組立体３４および３６の歯
車歯の運動を感知し、制御器２４に電気的パルスを与え
る。そして制御器２４は磁気ピックアップ３８および４
０から受は取ったパルス信号間の移相差を計算すること
により帰還トルクＴ、　　を計算する。同様にして、帰
還速度Ｎ、　は磁気ピックアップ３８または４０から受
は取ったパルス信号に基づいて計算される。

系１ｏは帰還トルクＴ、に基づいた閉ループ馬力エンジ
ン制御器であること、即ち、主帰還量はトランジューサ
３３により測定されるごとき駆動軸１６のトルクＴｆ　
であることが理解されよう。駆動軸１６の速度Ｎ、　　
は二次帰還量であり、これを帰還トルクＴｆ　　に制御
器２４内で乗じて帰還動力Ｐ　＝＝）（工（Ｔ、＊Ｎ、
　）を得る。制御器２４内でのこの積関数の性能は第２
図に示すように、簡単な乗法操作により図式的に描きう
る。定数に工は所望のエンジン出力動力Ｐ、との直接的
比較のために帰還動力Ｐ、を概算する上に必要となるか
もしれない任意の変換因数を表わす。例えば、帰還動力
Ｐｆ　　を馬力の単位で表わし、また帰還トルクＴｆ　
　をフートポンドの単位で表わし帰還速度Ｎ、を毎分当
り回転数の単位で表わす場合、Ｋ、に対する適切な値は
１　／　５２５２である。

第１図に示した型式の閉ループ帰還トルク系においては
制御されるエンジン・パラメータと測定される帰還変数
との間に固有の差があるという点で問題が生じる。具体
的には、燃料流はエンジン熱力学動力、あるいは、実際
のエンジン出力動力Ｐ　を発生する。そして実際のエン
ジン出力動力Ｐ　はエンジン自体の慣性モーメントを加
速させるに要する第１のトルク成分と機械的負荷にとっ
て利用しうる第２のトルク成分とから成る総エンジント
ルクを発生する。帰還変数を与えるトランジューサは軸
を介して負荷に伝達されるトルクのみ、即ち、総エンジ
ントルクからエンジンの慣性モーメントを加速させるに
要するトルクを差引いたものを測定するにすぎない。

それ故、動的作動時（ｃｌＮｆ　／ｄｔ≠Ｏ）には、ト
ランジューサにより測定される帰還変数はエンジンの極
性慣性モーメントを（正または負に）加速するに要する
トルク量を含まない。よって、系ＩＱの少なくとも上記
機能的モードにおいては、帰還動力Ｐ　は実際のエンジ
ン出力動力Ｐ　を正確には表わさない。

本発明はエンジンの慣性モーメントとエンジン加速度と
の積に等しい補償用合成補正トルクＴｃ　　を帰還トル
クＴ、に加えることにより上記問題を緩和するものであ
る。その結果、実際のエンジン出力動力Ｐ　に本質的に
等しい帰還変数が閉ループエンジン制御のために与えら
れる。更に、好ましい実施例のデジタル制御器２４の使
用は動的作動条件下でトランジューサ帰還変数の連続的
補正を与える。

エンジンの慣性モーメントエ。は実験的または数学的に
決定され制御器２４に供給されうる定数である。エンジ
ンの加速度ｄＮｆ／ｄｔは帰還エンジン速度Ｎ、　　を
微分することにより制御器２４内で計算することができ
る。

第３図は本発明の原理に従う制御器２４による帰還トル
クＴｆ　　の必要な変形例を概略的に示す、具体的には
、帰還速度Ｎｉ　　を微分してエンジン１２の加速度を
表わす量ｄＮｆ／ｄｔを与える０次いで加速度ｄＮｆ／
ｄｔにエンジン１２の極性慣性モーメントエ。を乗じて
合成補正トルクＴｃ　＝に２（Ｉｅ’　ｄＮｆ／ｄｔ）
を得る。定数に２は補正トルクＴｃ　　を帰還トルクＴ
ｆ　　と同じ寸法単位まで概算する上で必要な任意の変
換因数を表わす。次いで補正トルクＴｃ　　を帰還トル
クＴ、　　と合計して修正されたトルクＴｒｎ＝Ｔｆ　
　＋Ｔｏ　　を与える。

次いでこの修正されたトルクＴｍ　に帰還速度Ｎｆ　を
乗じて、第１図の閉ループエンジン制御系において帰還
量として用いられる実際のエンジン出力動力Ｐ　を表わ
す合成エンジン動力出力Ｐ、＝に、（Ｔｍ“　Ｎ、　）
を与える。定数に、は所望のエンジン出力動力Ｐ、との
直接的比較のために合成エンジン出力動力Ｐ、を概算す
る上で必要となる任意の変換因数を表わす。本発明の図
示実施例においては、制御器２４は燃料スケジュール装
置２２を作動してエンジン１２に加えられる燃料の量を
所望のエンジン動力出力Ｐ、と合成エンジン動力出力Ｐ
、との差に応じて制御する。

本発明に帰せられる向上した系安定性および過渡応答特
性はエンジンの慣性モーメントの、系（エンジンおよび
負荷）の全慣性モーメントに対する関係に依存する。系
の全慣性に比較してエンジン慣性が大きければ大きいほ
ど、潜在的な向上も大きくなる。例えば、好ましい実施
例の系においては、エンジンＴ５６−Ａ−４２７型ター
ボシヤフトエンジンのエンジン慣性モーメントは全系慣
性のほぼ７４％であり、その結果、有意な制御向上が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能な例示的な閉ループエンジン
制御系の概略図、第２図は本発明の存在しない場合における第１図のデジ
タル制御器の作動を説明する概略図、第３図は本発明に係る第１図のデジタル制御器の作動を
説明する概略図である。［主要部分の符号の説明］

Claims

【特許請求の範囲】１、負荷（１４、１８）をトルク伝達部材（１６）を介
して駆動する回転出力エンジン（１２）を制御する方法
であって、トルク伝達部材（１６）を介して伝達される
トルクを電気信号として測定し、その信号をコンピュー
タ化した制御器（２４）に供給して帰還信号を発生し、
その帰還信号を前記回転出力エンジン（１２）への燃料
流を制御する燃料スケジュール装置（２２）に供給する
ことから成る方法において、コンピュータ化した制御器
（２４）に回転出力エンジン（１２）の極性慣性モーメ
ントを表わすデータを与え、トルク伝達部材（１６）の
加速度をコンピュータ化した制御器（２４）に供給され
る第２の電気信号として測定し、次いで測定された帰還
トルクと実際の総エンジントルクとの間の位相および振
幅誤差を補償するようにエンジンの極性慣性モーメント
とエンジン加速度との積により与えられる合成補正トル
クを帰還トルク信号に加えることにより帰還トルク信号
を修正するためにコンピュータ化した制御器（２４）を
用いることを含むことを特徴とする、回転出力エンジン
の制御方法。２、トルク伝達部材（１６）を介して負荷（１４、１８
）を駆動する回転出力エンジン（１２）における閉ルー
プエンジン制御装置であって、トルク伝達部材（１６）
により伝達されるトルクを測定するためのトランジュー
サ（３３）と、該トランジューサ（３３）の出力に接続
されたコンピュータ化した制御器（２４）と、該コンピ
ュータ化した制御器（２４）により発生される帰還信号
に応答して前記エンジンへの燃料流を制御する燃料スケ
ジュール装置（２２）とから成る閉ループエンジン制御
装置において、トランジューサ（３３）はまたトルク伝
達部材（１６）の回転速度をコンピュータ化した制御器
（２４）に供給される電気信号の形態で測定し、コンピ
ュータ化した制御器（２４）はエンジンの慣性モーメン
トにエンジンの加速度を乗じたものに等しい補正トルク
を測定されたトルクに加えるように前記電気信号を処理
する電子回路構成を含むことを特徴とする閉ループエン
ジン制御装置。