JPS6020568B2 - ガスタ−ビンエンジンの燃料調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料調整装置、特に経過時間の函数としてガス
タービンェンジンに供給される燃料量を調整する電子回
路を備えた燃料調整装置に関する。

従来のガスタービンェンジンにおいて燃料調整装置はエ
ンジン加速を得るに必要な所定の最大燃料量に極めて近
い燃料量にするよう設けてエンジンが過熱したり損傷す
ることなく最大に加速されるよう構成している。

また従来の燃料調整装置は温度、圧力、燃料供給量等の
エンジンに関する各種のパラメータを監視しこれらパラ
メータに応じて燃料供給量層および加速度を調整してい
る。しかしながらこの種の燃料調整装置においては温度
、圧力、および混合気の粘性等のパラメータが充分に正
確に検出され利用されない場合最適量の燃料供給を行な
い得ない庭があった。本発明は、エンジン始動からの経
過時間の函数としてエンジンへの燃料供給量を電子的に
制御すると共に、燃料供給量がエンジン速度に見合わな
いときこれを調整してエンジンに最適の燃料を供給する
燃料調整装置を提供することにより従来の欠点を除去で
きる。

尚詳述すれば本発明による燃料調整装置には、ガスター
ビンェンジンへの燃料供給量をエンジン始動からの経過
時間の函数として増加させるタイマが内包される。

更に本発明の燃料調整装置には燃料供給量がエンジン速
度に比べ大きすぎる時その状態を検出するスタート検出
装置と、タイマの動作を抑止してエンジン速度が燃料供
給量に見合うように調整する抑止回路とが具備される。
以下、本発明を好ましい実施例に沿って説明する。第１
図に、ガスタービンェンジンの動力装置１０のブロック
図を示す。

動力装置１川こは補助動力装置１２が具備され、ヱンジ
ンの速度を検出する速度センサ１４に接続されている。
前記速度センサー４は速度調整装置１５を介して燃料調
整装置１６１こ接続される。この場合前記速度調整装置
１５は前記速度センサー４から交流信号を入力し直流信
号に変換して燃料調整装置１６へ送るように設けられて
いる。また前記燃料調整装置１６には基準電圧＋Ｖ，３
基準速度Ｎ，乃至Ｎ３信号が与えられ、且エンジン温度
を示す温度センサ２０からの信号を増幅する温度調整装
置１８からの信号が与えられる。更に前記燃料調整装置
１６は燃料調整用のトルクモータ２２を介し補助動力装
置１２に接続される。加えて前記燃料調整装置１６はエ
ンジン速度およびエンジン温度に応じてトルクモータ２
２を調整し補助動力装置１２に適量の燃料を供給させる
よう機能する。第２図に燃料調整装置１６の詳細な回路
図を示す。

前記速度調整装置１５から送られる速度信号は速度に応
じ電流が円滑に増大するように抵抗器２４を介し比較器
の如く機能する加算接続部２６に送られる。同時に基準
電圧十Ｖが抵抗器２５を介し前記加算接続部２６に供給
されている。前記温度調整装置１８からの信号は抵抗器
３０を介し加算接続部２６に送られる。前記加算接続部
２６では、上記２信号が加算（あるいは比較）され増幅
器３２を介し加算増幅器３４の第１の入力端子３３に入
力される。また前記速度調整装置１５からの速度信号は
抵抗器３６を介し増幅器３４の第２の入力端子３７に入
力されている。一方、本実施例においてはタイマを内包
するスタート検出部３３により、基準速度Ｎ，，Ｎ２間
にエンジン速度の速度に見合うべく燃料量が好適に調整
されるように構成される。

即ち前記スタート検出部３９自体には抵抗器４０を介し
て送られる速度信号、基準速度信号Ｎ，およびタイマ４
２からの出力信号の３信号が入力されるような比較機能
ないしは検出機能を持つ加算接続部３８が内包される。
前記加算接続部３８において加算（あるいは比較）され
た３信号は増幅器４４を介し加算増幅器３４の第３の入
力端子４３に入力される。前記増幅器４４からの出力は
また増幅器４４の出力を常時検出し、例えばこの世力が
第２の基準速度Ｎ２を越えるとき所定レベルの出力を発
生するスタート検出装置をなすスタート検出回路４６に
送られ、更にタイマ４２の動作を抑止する抑止回路４８
へと送られる。即ち前記抑止回路４８はエンジンの速度
が所定の基準速度から外れたとき、スタート検出回路４
６からの信号を受けてタイマ４２の動作を抑制する信号
を出力し得るように設けられている。この場合基準電圧
＋Ｖが抵抗器５０を介し加算機能を果たす加算接続部５
２に供給されており、前記加算接続部５２に入力される
基準電圧＋Ｖおよび抑止回路４８からの信号が加算され
てタイマ４２に送られ、上述の如く抑止回路４８がスタ
ート検出回路４６からの出力を受けたときタイマ４２の
出力動作が抑制されるよう設けられている。このとき前
記タイマ４２は積分器を有したフィードバック回路が付
設され、エンジン始動時からの経過時間を発生する演算
増幅器のような構成のタイミング回路であり、一方スタ
ート検出回路４６は演算増幅器であり、抑止回路は鰭流
を制限する抵抗器であることが好適である。一方加算接
続部５４にはタイマ４２からの信号および第２の基準速
度信号Ｎ２が入力され、タイマ４２からの信号が基準速
度信号Ｎ２と等しい時エラー信号が発生される。前記の
エラー信号は増器５６を通し増幅されてスタート検出回
路４６の出力と共に抑止回路４８へ送られ、前記抑止回
路４８が付勢されて、タイマ４２の動作が抑止される。
加えて速度調整装丁費１５からの速度信号は抵抗器５８
を介して加算機能を果たす加算接続部６０へ送られる。
前記加算接続部６０１こは第３の基準速度信号Ｎ３が入
力され、加算接続部６０‘こおいて加算（あるいは比較
）された信号は増幅器６２を介して増幅され加算増幅器
３４の第４の入力端子６３に入力される。増幅器６２の
両端部には例えば電界効果トランジスタでなるクランプ
回路６４が接続される。前記クランプ回路６４には第２
の基準速度信号Ｎ２が送られており、前記クランプ回路
６４は速度が基準速度Ｎ２に達するまで増幅器６２から
加算増幅器３４へ実質的に出力が出されないように増幅
器６２へのエラー信号を零に保つように機能する。第３
図はエンジンへの燃料供給量とエンジン速度との関係を
示すグラ‐フである。

以下、本発明の動作を第３図に沿って説明する。曲線Ａ
はエンジンに許容される最大のエンジン速度に対する燃
料の最大供給量を示している。従ってエンジン速度は曲
線Ａよ・り以下の値の燃料により駆動されねばならない
。一方曲線Ｒはエンジンを所定の速度に維持するに必要
な燃料の最小供給量を示している。本発明による燃料調
整装魔１６によれば、エンジンが温度、圧力、負荷等の
エンジンパラメータの変化に関係なく所定の走行曲線に
沿って加速できる。ガスタービンェンジ三ノ自体は周知
のように電動機のような外部力源を席いて始動し加速で
きる。

上記速度センサ１４によりエンジンの速度が検出され、
その速度信号が抵抗器３６を経て加算増幅器３４に入力
される。このラインを流れる電流はエンジン速度を示し
ており、前記エンジン速度が増加すると前記電流も増加
し、同時にエンジンに供給される燃料量も増加すること
になる。またエンジンの始動と共に、エンジン温度が監
視される。

即ち前記加算接続部２６には、温度センサ２０からエン
ジン温度を示す信号と速度センサ１４からエンジン速度
を示す信号とが入力される。ある速度に対し温度が高す
ぎる場合、加算接続部２６からのエラー信号によりエン
ジンに供給する燃料量が低下されエンジン温度が低下せ
しめられる。 エンジンが基準速度Ｎ，に達すると、ス
タート検出部３９によりエンジン始動からの経過時間の
函数としてエンジンへの燃料供給量が増加される。一方
負荷の変動等のエンジンパラメ−夕が変動したとき、エ
ンジンへの燃料供給量がエンジン速度に比べ過剰になり
燃費を悪化させることがある。この場合エンジンへの燃
料供給量を増大するように作用するタイマ４２の動作を
、そのときの燃料供ｖ給量にエンジン速度が追いつくま
で抑制状態に置く必要がある。即ち燃料供給量が第３図
の最大燃料曲線Ａを越えると、スタート検出回路４６に
よりタイマ４２の動作が抑止され、エンジン速度が曲線
Ａ上の所定の燃料供給量に追いつくまで燃料供給量の増
加が抑制される。本発明による燃料調整装置においては
エンジン始動からエンジンが基準速度Ｎ，に達するまで
は、加算増幅器３４の第１および第２の入力端子３３，
３７に主として入力が与えられる。

またエンジンの速度Ｎ，に達すると、燃料調整装置１６
のスタート検出部３９からも出力が与えられる。スター
ト検出部３９においては基準電圧十Ｖが抵抗器５０を介
し加算接続部５２に供給される、すなわち抵抗器５０を
経て基準電流が加算接続部５２に与えられている。即ち
後続部５２には抵抗器５０からの基準電流と抑止回路４
８からの信号が入力されることになる。このとき抑止回
路４８からの信号が基準電流より大きい場合、エラー信
号が加算接続部５２から出力これタイマ４２の動作が抑
制される。通常前記タイマ４２から出力される信号は加
算接続部３８に、第１の基準速度信号並びにそのときの
速度信号と共に入力されており、その時のエンジン速度
が基準速度Ｎ，以上になっていれば前記タイマ４２から
の出力によりエンジン速度が時間の経過と共に上昇され
る。

しかしながら前記夕ィマ４２からの出力鰭流が速度セン
サ１４からの電流より大きい時には、加算接続部３８か
ら出力されるエラー信号はエンジンへの燃料供給量を減
少させうるう機能する。即ち前記タイマ４２からの出力
蟹流が第１の基準速度信号とそのときの速度信号の和よ
り大きい場合、加算接続部３５からエラー信号が出力さ
れ、スタート検出回路４６からの出力により抑止回路４
８を介してタイマ４２の動作が抑制される。

これによりエンジン速度に対し過度の燃料が供聯合され
ているときはエンジン速度はそれに見合う速度になるよ
うタイマ４２の動作が抑制されることになる。第２図お
よび第３図を餅照し上述の動作を要約して述べるに、入
力端子３７には抵抗器３６が接続されており、速度が上
昇しそれに伴いエンジンへの燃料供給量が増加するにつ
れ基準速度Ｎ，に達するまで、入力端子３７に入力され
る速度調整装置１５からの速度信号に応じてエンジンの
始動時（速度零）からの燃料供給量が制御される。

更に時間が経過しエンジン速度が基準速度Ｎ，に達する
と、主としてスタート検出部３９から加算増幅器３４に
送出される出力によりエンジンが基準速度Ｎ２になるま
で燃料供給量が調整される。一方基準速度Ｎ，，Ｎ２間
においては、エンジンの如き動力装置１０（第１図参照
）の出力が曲線Ａに追従しないとき、即ちエンジン速度
と燃料供給量が見合わないときはスタート検出部３９か
ら曲線Ａと実出力との差に比例したエラー信号が加算接
増幅器３４に与えられ燃料供給量が抑制される。更に時
間が経過しエンジンが基準速度Ｎ２に達したとき、加算
接続部６０、増幅器６２およびクランプ回路６４による
作用が加算増幅器３４に与えられる。

この場合エンジンが基準速度Ｎ２に達するまでは加算接
続部６０はクランプ回路６４によりクランプされエラー
信号が零に維持される、即ち実質的に出力されない。基
準速度Ｎ２，Ｎ３間においてはエンジンの高速回転に伴
いトルクを大にする必要があり、増幅器６２の作用によ
り燃料供Ｖ給量を急速に且エンジンの加速度より大に上
昇せしめる。このときタービンエンジン温度は抵温に維
持され得る。基準速度Ｎ３は所望の最大速度に設定され
、燃料供給量は速度がＮ３を越さないよう常に好適に調
整される。本発明は図示の実施例に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲の技術的思Ｙ想に含まれる設計変
更を包有することは理解されよう。上述のように機成さ
れたガスタービンェンジンの燃料調整装魔においては、
特に第１の基準速度に達するまではエンジンの速度と温
度との函数で燃料供給量を増大することにより有効に高
温化を防止せしめ、第１の基準速度から第２の基準速度
においては経過時間の函数をもって燃料供給量を増大す
る反面、エンジン速度に比し燃料供給量が過剰となった
ときは燃料供給量とエンジン速度が合致するまで燃料供
給量を低減でき、エンジンに対し最適の燃料供給を実現
し得るから信頼性を向上し燃費を効果的に低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料調整装置のブロック図、第２
図は本発明による燃料調整装置の詳細図、第３図は燃料
供給量とエンジン速度との関係を示すグラフである。 １０・…・・動力装置、１２…・・・補助動力装置、１
４・・・・・・速度センサ、１５……速度調整装置、１
６・・・・・・燃料調整装置、１８・・・・・・温度調
整装置、２０・・・・・・温度センサ「 ２２…・・・
トルクモータ、２４，２５・・・…抵抗器、２６・・・
・・・加算接続部、３０・・…・抵抗器、３２・・・・
・・増幅器、３３・・・・・・入力端子、３４・・・・
・・加算増幅器、３６・・・・・・抵抗器、３７…・・
・入力端子「 ３８・・・・・・加算接続部、３９…・
・・スタート検出部、４０…・・・抵抗器、４２・・・
・・・タイマ、４３・・・・・・入力端子、４４…・・
・増幅器、４６・・…・スタート検出回路、４８…・・
・抑止回路、６０・・・・・・抵抗器、５２，５４…・
・・加算接続部、５６・・・…増幅器、５８・・・・・
・抵抗器、６０・・・…加算接続部、６２…・・・増幅
器、６３・・…・入力端子、６４・・・・・・クランプ
回路。 ＦＩ９ュ Ｆｉｇ．２． Ｆ叫３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービンエンジンの温度信号を与える装置と、一の
   タービンエンジン速度信号と複数の基準速度信号と一の
   基準電圧とを与える装置と、燃料調整信号を発生する装
   置とを有したガスタービンエンジンの燃料調整装置にお
   いて、複数の入力部と一の出力部とを有する加算増幅器
   と、前記温度信号を前記速度信号と比較して信号を発生
   し前記加算増幅器の一の入力部へ送る装置と、前記速度
   信号を前記加算増幅器の第２の入力部へ送る装置と、前
   記速度信号を第１の基準速度信号と比較する装置と、エ
   ンジン始動時からの経過時間を発生する装置と、前記の
   経過時間を発生する装置からの信号と第２の基準速度信
   号を比較して信号を発生しこの信号を前記加算増幅器の
   第３の入力部に入力させる装置と、一の入力部と一の出
   力部とを有しこの入力部が前記加算増幅器の前記第３の
   入力部に接続されたスタート検出装置と、前記スタート
   検出装置の前記出力部並びに前記の経過時間を発生する
   装置からの信号と前記第２の基準速度信号とを比較する
   装置に接続され、経過時間を発生する装置を抑止する抑
   止装置と、前記抑止装置からの信号を基準電圧と比較し
   て信号を発生しこの信号を前記の経過時間を発生する装
   置に与える装置とを備えた燃料調整装置。 ２ 経過時間を発生する装置は積分器を有したフイード
   バツク回路が付設された演算増幅器である特許請求の範
   囲第１項記載の燃料調整装置。 ３ 抑止装置が電流を制限する装置である特許請求の範
   囲第１項記載の燃料調整装置。 ４ スタート検出装置が演算増幅器である特許請求の範
   囲第１項記載の燃料調整装置。 ５ 抑止装置が電流を制限する装置である特許請求の範
   囲第４項記載の燃料調整装置。 ６ 第３の基準速度信号と速度信号とを比較して信号を
   発生する装置と、一の入力部と一の出力部を有し前記信
   号を増幅する増幅装置と、前記入力部と前記出力部との
   間に接されエンジン速度が第２の基準速度に達するまで
   前記増幅装置への前記信号を零に維持するクランプ装置
   と、加算増幅器の第４の入力部に接続される増幅器とを
   包有した特許請求の範囲第１項記載の燃料調整装置。 ７ クランプ装置が電界効果トランジスタである特許請
   求の範囲第６項記載の燃料調整装置。