JPH02163423A - Air flow rate detector for gas turbine engine - Google Patents
Air flow rate detector for gas turbine engineInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はガスタービン機関の空気流量検出装置に関し、
特に、自動車に搭載される二軸式ガスタービン機関の空
気流量検出装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an air flow rate detection device for a gas turbine engine.
In particular, the present invention relates to an air flow rate detection device for a two-shaft gas turbine engine mounted on an automobile.
二輪式ガスタービン機関は、（１）回転運動だけなので
、低振動で連続した高回転が行える、（２）連続燃焼機
関なので、ガソリン、軽油はもとより、灯油やメタノー
ルなど多種類の燃料が使用できる、（３）低速トルクが
大きいという自動車に適したトルク特性を持っている等
の特徴を備えているので、近年、自動車用機関としての
実用化が検討されている。Two-wheel gas turbine engines are (1) rotary motion only, so they can continuously rotate at high speeds with low vibration; (2) they are continuous combustion engines, so they can use a wide variety of fuels, including gasoline, diesel oil, kerosene, and methanol. (3) It has characteristics such as high low-speed torque, which is suitable for automobiles, and its practical use as an automobile engine has been considered in recent years.
第１０図は自動変速機付の自動車に搭載される従来の二
軸式ガスタービン機関の一般的な構成の一例を示すもの
である。FIG. 10 shows an example of a general configuration of a conventional two-shaft gas turbine engine installed in an automobile with an automatic transmission.
図において、Ｃはコンプレッサ、ＨＥは熱交換器、ＣＣ
は燃焼器、ＣＴはコンプレッサタービンであり、コンプ
レッサＣとコンプレッサタービンＣＴとは回転軸にて直
結され、燃焼器ＣＣにはアクチュエータＡ１を介して燃
料が供給されている。吸入空気（以下吸気という）はコ
ンプレッサＣにて圧縮され、熱交換器ＨＢにて加熱され
、燃焼器ＣＣにて燃料と混合されて燃焼し、その燃焼ガ
スがコンプレッサタービンＣＴを回転させる。このコン
プレッサタービンＣＴとコンプレッサＣとは総称してガ
スジェネレータＧＧと呼ばれることがあり、このコンプ
レッサタービンＣＴの回転数がコンプレッサＣの圧縮度
を左右する。コンプレッサタービンＣＴを駆動した燃焼
ガスは、アクチュエータＡ２に調整される可変ノズルＶ
Ｎを経てパワタービン（出力タービン）ＰＴを駆動した
後、熱交換器Ｈεを経て排気ガスとなって大気に排出さ
れる。In the diagram, C is a compressor, HE is a heat exchanger, and CC
is a combustor, CT is a compressor turbine, the compressor C and the compressor turbine CT are directly connected through a rotating shaft, and fuel is supplied to the combustor CC via an actuator A1. Intake air (hereinafter referred to as intake air) is compressed by a compressor C, heated by a heat exchanger HB, mixed with fuel and combusted in a combustor CC, and the combustion gas rotates a compressor turbine CT. The compressor turbine CT and the compressor C may be collectively referred to as a gas generator GG, and the rotation speed of the compressor turbine CT determines the degree of compression of the compressor C. The combustion gas that drove the compressor turbine CT is transferred to the variable nozzle V which is adjusted by the actuator A2.
After passing through N and driving a power turbine (output turbine) PT, the gas passes through a heat exchanger Hε and is discharged into the atmosphere as exhaust gas.
なお、ガスジェネレータ６Ｇの起動は、コンプレッサＣ
の回転軸上に設けられたフロントギヤＦ／Ｇを、クラッ
チ内蔵のスタータＳ旧ごよって回転させることによって
行われる。In addition, the start of gas generator 6G is performed by compressor C.
This is done by rotating the front gear F/G provided on the rotating shaft of the engine using a starter S with a built-in clutch.
以上が二軸式ガスタービンＧＴの構成であり、出力ター
ビンＰＴの回転は減速歯車Ｒ／Ｇによって減速されて自
動変速機Ａ／Ｔに伝えられ、シフト状態に応じた回転数
に変換された後に差動歯車りを介して車輪Ｗに伝達され
る。The above is the configuration of the two-shaft gas turbine GT.The rotation of the output turbine PT is decelerated by the reduction gear R/G and transmitted to the automatic transmission A/T, and after being converted to the rotation speed according to the shift state. It is transmitted to the wheels W via a differential gear.
なお、アクチュエータＡｌは制御回路Ｃ０ＮＴからの指
令によって燃料を燃焼器ＣＣに供給し、アクチュエータ
Ａ２は制御回路Ｃ０ＮＴからの指令によって可変ノズル
ＶＮの開度α、を調整し、コンプレッサタービンＣＴか
ら出力タービンＰＴへ流れ込む燃焼ガスの通路面積を変
える。この結果、コンプレッサタービンＣＴの回転数が
同じＮ１であれば、可変ノズルＶＮの開度α、を調整す
ることにより、燃焼ガスの圧力が変化し、出力タービン
ＰＴの出力軸の回転数Ｎ３が変化することになるので、
制御回路Ｃ０ＮＴは出力タービンＰＴの出力軸の回転数
Ｎ、が低下すれば、可変ノズルＶＮの開度α、を小さく
する制御を行う。このため、制御回路Ｃ０ＮＴにはアク
セルペダルの開度や図示しないセンサからの機関の運転
状態パラメータが入力されており、これらの情報を基に
制御回路Ｃ０ＮＴは機関の運転状態に応じてアクチュエ
ータＡｔ、 Ａ２を駆動するのである。Note that the actuator Al supplies fuel to the combustor CC in response to a command from the control circuit C0NT, and the actuator A2 adjusts the opening degree α of the variable nozzle VN in response to a command from the control circuit C0NT, thereby controlling the output power from the compressor turbine CT to the output turbine PT. Change the passage area of combustion gas flowing into the As a result, if the rotation speed of the compressor turbine CT is the same N1, by adjusting the opening degree α of the variable nozzle VN, the pressure of the combustion gas changes, and the rotation speed N3 of the output shaft of the output turbine PT changes. Because you will have to
The control circuit C0NT performs control to reduce the opening degree α of the variable nozzle VN when the rotational speed N of the output shaft of the output turbine PT decreases. For this reason, the opening degree of the accelerator pedal and engine operating state parameters from a sensor (not shown) are input to the control circuit C0NT, and based on this information, the control circuit C0NT controls the actuator At, It drives A2.
また、一般に、第１０図の■の位置の吸気圧をＰ３、■
の位置の温度をＴ、というように、吸気圧Ｐや温度Ｔに
付された添え字は、○で囲まれた番号の位置の吸気圧Ｐ
や温度Ｔを示す。In addition, in general, the intake pressure at the position of ■ in Fig. 10 is P3,
The subscript added to the intake pressure P or temperature T is the intake pressure P at the numbered position surrounded by ○, such as T for the temperature at the position.
and temperature T.
このような自動車用の二軸式ガスタービン機関では、燃
焼器ＣＣへの燃料供給量の制御は、燃料噴射弁のような
簡単な構成のアクチュエータＡｔを用いて行うことがで
きる。ところが、自動車はその出力が頻繁にかつ大幅に
変化するので、空気流量変化に応答して燃料の量を精密
に制御するためには、空気流量を正確に検出することが
必要になる。In such a two-shaft gas turbine engine for an automobile, the amount of fuel supplied to the combustor CC can be controlled using a simple actuator At such as a fuel injection valve. However, since the output of an automobile frequently and significantly changes, it is necessary to accurately detect the air flow rate in order to precisely control the amount of fuel in response to changes in the air flow rate.
このため、従来の二軸式ガスタービン機関では、コンプ
レッサＣの出口圧力Ｐ３を検出することによって空気流
量の検出を行っていたが、コンプレッサＣと燃焼器ＣＣ
との間の空気の流れは定常例とは言えず、コンプレッサ
Ｃの出口圧力Ｐ３の検出のみでは正確な空気量の検出が
できなかった。For this reason, in conventional two-shaft gas turbine engines, the air flow rate was detected by detecting the outlet pressure P3 of the compressor C.
The flow of air between the compressor C and the compressor C cannot be said to be steady, and it was not possible to accurately detect the amount of air by only detecting the outlet pressure P3 of the compressor C.
そこで、本出願人はコンプレッサＣの出口圧力Ｐｆｆを
検出すると共に、コンプレッサタービンＣＴの入口温度
Ｔ、を検出し、この二つの変数から空気流量Ｇａを式、
Ｇ ａ、＝ ｆ （Ｐ３ 、 Ｔ４ ）を用いて計算
して求める装置を既に提案したく実願昭６３−０６１６
１８号）。Therefore, the applicant detected the outlet pressure Pff of the compressor C and the inlet temperature T of the compressor turbine CT, and calculated the air flow rate Ga from these two variables using the formula:
I would like to propose a device that calculates using G a, = f (P3, T4).
No. 18).
ところが、この装置は二軸式ガスタービン機関の定常状
態においては空気流ＩＧａを精密に計算できるという利
点はあるが、コンプレッサタービンＣＴの加速状態にお
いては、真の空気流量Ｇａに対して計算による空気流量
Ｇａ＋は、第１１図に示すように最大１０％以上小さめ
になってしまうという問題がある。これは、コンプレッ
サタービンＣＴの加速時には、コンプレッサタービンＣ
Ｔの入口側の燃焼ガス圧力Ｐ、と出口側の燃焼ガス圧力
Ｐ５との比Ｐ４／Ｐａ により、燃焼器ＣＣからコンプ
レッサタービンＣＴへの管路の断面積が一定でも、その
中を実際に燃焼ガスが流れているであろう断面積Ｑ、が
変化するため（ベルマウスの原理）であり、定常時はこ
の断面積Ｑ、が一定であるためである。なお、この断面
積Ｑ、は空気流量Ｇａ、燃料供給流量Ｇｆ。However, although this device has the advantage of being able to accurately calculate the air flow IGa in the steady state of a two-shaft gas turbine engine, in the acceleration state of the compressor turbine CT, the calculated air flow rate Ga is smaller than the true air flow rate Ga. There is a problem in that the flow rate Ga+ becomes smaller by at least 10% as shown in FIG. 11. This means that when the compressor turbine CT accelerates, the compressor turbine C
Even if the cross-sectional area of the pipe from the combustor CC to the compressor turbine CT is constant, depending on the ratio P4/Pa of the combustion gas pressure P on the inlet side of T and the combustion gas pressure P5 on the outlet side, it is determined that This is because the cross-sectional area Q through which the gas is flowing changes (Bellmouth principle), and this cross-sectional area Q is constant during steady state. Note that this cross-sectional area Q is the air flow rate Ga and the fuel supply flow rate Gf.
コンプレッサＣの出口側圧力Ｐ３＋ コンプレッサタ
ービンＣＴの入口側の燃焼ガス圧力Ｐ４及び出口側の燃
焼ガス圧力Ｐ５の関数である。Outlet side pressure P3 of compressor C+ is a function of combustion gas pressure P4 on the inlet side and combustion gas pressure P5 on the outlet side of compressor turbine CT.
本発明の目的は、機関の定常状態にしか正確な空気流量
Ｇａが求められないという前記従来の二軸式ガスタービ
ン機関における問題点を解消し、機関の運転状態に係わ
らず常に正確な空気流量Ｇａを求めることができるガス
タービン機関の空気流量検出装置を提供することにある
。An object of the present invention is to solve the problem in the conventional two-shaft gas turbine engine that an accurate air flow rate Ga is required only in the steady state of the engine, and to always maintain an accurate air flow rate regardless of the operating state of the engine. An object of the present invention is to provide an air flow rate detection device for a gas turbine engine that can determine Ga.
前記目的を達成する本発明の二軸式ガスタービン機関の
構成の第１の形態が第１図（ａ）に、第２の形態が第１
図ら）に示される。本発明のガスタービン機関のアイド
ル制御装置は第１の形態、第２の形態ともコンプレッサ
で圧縮し、熱交換器で加熱した吸気を燃焼器で燃焼させ
、この燃焼ガスによって前記コンプレッサに直結するコ
ンプレッサタービンを駆動し、可変ノズルを経た後の燃
焼ガスで負荷に連結する出力タービンを駆動すると共に
、その後に熱交換器ＨＥで熱交換を行わせる構成の二軸
式ガスタービン機関におけるものである。A first form of the configuration of a two-shaft gas turbine engine of the present invention that achieves the above object is shown in FIG. 1(a), and a second form is shown in FIG.
As shown in Figure et al. In both the first and second forms of the idle control device for a gas turbine engine of the present invention, intake air that is compressed by a compressor and heated by a heat exchanger is combusted in a combustor, and the combustion gas is used to directly connect the compressor to the compressor. This is a two-shaft gas turbine engine having a configuration in which a turbine is driven, and combustion gas after passing through a variable nozzle drives an output turbine connected to a load, and then heat exchange is performed in a heat exchanger HE.
そして、第１の形態には、前記コンプレッサＣの出口圧
力Ｐ、を検出するコンプレッサ出口圧力検出手段１と、
前記コンプレッサタービンＣＴの入口圧力Ｐ４を検出す
るコンプレッサタービン入口圧力検出手段２と、前記コ
ンプレッサタービンＣＴの入口温度Ｔ、を検出するコン
プレッサタービン入口温度検出手段３と、前記コンプレ
ッサタービンＣＴの出口圧力Ｐ、を検出するコンプレッ
サタービン出口圧力検出手段４と、これらコンプレッサ
出ロ圧力検出＋没１１コンプレッサタービン入口比刀模
出子段２、コンプレッサタービン入口温度検出手段３、
及びコンプレッサタービン出口圧力検出手段４からの出
力に基づいて燃焼器を通る空気流ｌＧａを求める空気流
量演算手段５とが備えられている。また、第２の形態に
は、前記第１の形態におけるコンプレッサタービン入口
圧力検出手段２とコンプレッサタービン出口圧力検出手
段４と空気流量演算手段５の代わりに、前記コンプレッ
サＣの回転数Ｎ、を求める回転数検出手段６と、前記可
変ノズルＶＮの開度からその開口面積Ａを演算する開口
面積演算手段７と、前記出力タービンＰＴの出口温度Ｔ
６を検出する出力タービン出口温度検出手段８と、これ
らコンプレッサ出ロ圧力検出手段ｌ、コンプレッサター
ビン入口温度検出手段３、回転数検出手段６、開口面積
演算手段７、及びコンプレッサタービン出口温度検出手
段８からの出力に基づいて燃焼器を通る空気流１１Ｇａ
を求める空気流量演算手段９とが備えられている。The first form includes a compressor outlet pressure detection means 1 for detecting the outlet pressure P of the compressor C;
a compressor turbine inlet pressure detection means 2 for detecting an inlet pressure P4 of the compressor turbine CT; a compressor turbine inlet temperature detection means 3 for detecting an inlet temperature T of the compressor turbine CT; an outlet pressure P of the compressor turbine CT; Compressor turbine outlet pressure detection means 4 for detecting these, compressor turbine inlet temperature detection means 3, compressor turbine inlet temperature detection means 3,
and air flow rate calculation means 5 for determining the air flow IGa passing through the combustor based on the output from the compressor turbine outlet pressure detection means 4. Further, in the second embodiment, the rotation speed N of the compressor C is determined in place of the compressor turbine inlet pressure detection means 2, the compressor turbine outlet pressure detection means 4, and the air flow rate calculation means 5 in the first embodiment. A rotation speed detection means 6, an opening area calculation means 7 for calculating an opening area A from the opening degree of the variable nozzle VN, and an outlet temperature T of the output turbine PT.
6, compressor outlet pressure detection means 1, compressor turbine inlet temperature detection means 3, rotation speed detection means 6, opening area calculation means 7, and compressor turbine outlet temperature detection means 8. Air flow through the combustor based on the power from 11Ga
An air flow rate calculating means 9 is provided for determining the air flow rate.
本発明の第１の形態のガスタービン機関の回転数制御装
置によれば、コンプレッサ出口圧力検出手段１からのコ
ンプレッサＣの出口圧力Ｐ３、コンプレッサタービン入
口圧力検出手段２からのコンプレッサタービンＣＴの入
口圧力Ｐ４、コンプレッサタービン入口温度検出手段３
からのコンプレッサタービンＣＴの入口温度７４％及び
コンプレッサタービン出口圧力検出手段４からのコンプ
レッサタービンＣＴの出口圧力Ｐ、に基づいて、燃焼器
を通る空気流ｌＧａが空気流量演算手段５によって演算
される。According to the rotation speed control device for a gas turbine engine according to the first embodiment of the present invention, the outlet pressure P3 of the compressor C is detected from the compressor outlet pressure detection means 1, and the inlet pressure of the compressor turbine CT is detected from the compressor turbine inlet pressure detection means 2. P4, compressor turbine inlet temperature detection means 3
Based on the inlet temperature of the compressor turbine CT of 74% and the outlet pressure P of the compressor turbine CT from the compressor turbine outlet pressure detection means 4, the air flow IGa passing through the combustor is calculated by the air flow rate calculation means 5.
また、本発明の第２の形態のガスタービン機関の空気流
量検出装置によれば、コンプレッサ出口圧力検出手段１
からのコンプレッサＣの出口圧力Ｐ３、コンプレッサタ
ービン入口温度検出手段３からのコンプレッサタービン
ＣＴの入口温度Ｔ４、回転数検出手段６からのコンプレ
ッサＣの回転数Ｎ３、開口面積演算手段７からの可変ノ
ズルＶＮの開口面積Ａ、及びコンプレッサタービン出口
温度検出手段８からの出力タービンＰＴの出口温度Ｔ６
に基づいて燃焼器を通る空気流量Ｇａが空気流量演算手
段９によって演算される。Further, according to the air flow rate detection device for a gas turbine engine according to the second embodiment of the present invention, the compressor outlet pressure detection means 1
Outlet pressure P3 of the compressor C from the compressor C, inlet temperature T4 of the compressor turbine CT from the compressor turbine inlet temperature detection means 3, rotation speed N3 of the compressor C from the rotation speed detection means 6, variable nozzle VN from the opening area calculation means 7 and the outlet temperature T6 of the output turbine PT from the compressor turbine outlet temperature detection means 8.
Based on this, the air flow rate Ga passing through the combustor is calculated by the air flow rate calculation means 9.
以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第２図は自動変速機付き車両に搭載された本発明の二輪
式ガスタービン機関の第１の形態の実施例の構成の一例
を示すものであり、第１０図に示した二軸式ガスタービ
ン機関と同じ構成部品については同じ符号（記号）を付
しである。また、前述したと同様に、第２図においても
■の位置の吸気圧をＰ３、■の位置の温度をＴ４という
ように、吸気圧Ｐや温度Ｔに付された添え字は、○で囲
まれた番号の位置の吸気圧Ｐや温度Ｔを示すものとする
。FIG. 2 shows an example of the configuration of the first embodiment of the two-wheel gas turbine engine of the present invention mounted on a vehicle with an automatic transmission, and the two-shaft gas turbine engine shown in FIG. Components that are the same as those of the engine are given the same reference numerals (symbols). Also, as mentioned above, in Fig. 2, the subscripts attached to the intake pressure P and temperature T are enclosed in circles, such as the intake pressure at the position ■ is P3, the temperature at the position ■ is T4, and so on. The number indicates the intake pressure P and temperature T at the position of the number.
図においてＧＴはガスタービンであり、このガスタービ
ンＧＴには燃料ポンプ、オイルポンプ、スタータ等が接
続するフロントギヤＰ／Ｇ 、コンプレッサＣ１熱交換
器Ｈε、燃焼器ＣＣ１コンプレッサＣに回転軸で直結さ
れたコンプレッサタービンＣＴ、可変ノズルＶＮ、パワ
タービン（出力タービン） ＰＴ及び減速歯車Ｒ／Ｇ等
がある。In the figure, GT is a gas turbine, and this gas turbine GT is directly connected to a front gear P/G to which a fuel pump, oil pump, starter, etc. are connected, a compressor C1 heat exchanger Hε, a combustor CC1, and a compressor C through a rotating shaft. There are compressor turbine CT, variable nozzle VN, power turbine (output turbine) PT, reduction gear R/G, etc.
以上のような構成の二軸式ガスタービン機関においては
、吸気はコンプレッサＣにて圧縮され、熱交換器ＨＥに
て加熱され、燃焼器ＣＣにて燃料と混合されて燃焼し、
その燃焼ガスがコンプレッサタービンＣＴを回転させる
。コンプレッサタービンＣＴを駆動した燃焼ガスは、可
変ノズルＶＮを経て出力タービンＰＴを駆動した後、熱
交換器ＨＥを経て排気ガスとなって大気に排出される。In the two-shaft gas turbine engine configured as described above, intake air is compressed in the compressor C, heated in the heat exchanger HE, mixed with fuel in the combustor CC, and combusted.
The combustion gas rotates the compressor turbine CT. The combustion gas that has driven the compressor turbine CT passes through the variable nozzle VN to drive the output turbine PT, and then passes through the heat exchanger HE and is discharged into the atmosphere as exhaust gas.
Ａ１は燃焼器ＣＣに燃料を供給するメータリングバルブ
を備えたアクチュエータ、Ａ２は可変ノズルＶＮＯ開度
を調整するアクチュエータである。A1 is an actuator equipped with a metering valve that supplies fuel to the combustor CC, and A2 is an actuator that adjusts the opening degree of the variable nozzle VNO.
ガスタービンＧＴの減速歯車Ｒ／Ｇには自動変速機Ａ／
Ｔが接続されており、ガスタービンＧＴの出力タービン
ＰＴの回転は減速歯車Ｒ／Ｇによって減速されて自動変
速機Ａ／Ｔに伝えられ、ここで内蔵されたトルクコンバ
ータ及び変速機構を介してシフト状態に応じた回転数に
変換されて車軸駆動出力となり、図示しない差動歯車を
経て駆動輪を回転させる。なお、トルクコンバータには
ロックアツプクラッチが設けられることもあり、また、
減速歯車Ｒ／Ｇの回転軸には発電機や空調機器用のコン
プレッサ等の図示しない補機が接続されて出力タービン
ＰＴの回転により駆動されることもある。The reduction gear R/G of the gas turbine GT is equipped with an automatic transmission A/
The rotation of the output turbine PT of the gas turbine GT is reduced by the reduction gear R/G and transmitted to the automatic transmission A/T, where it is shifted via the built-in torque converter and transmission mechanism. The rotational speed is converted into a rotational speed according to the state and becomes an axle drive output, which rotates the drive wheels via a differential gear (not shown). Note that the torque converter may be equipped with a lock-up clutch, and
An auxiliary machine (not shown) such as a generator or a compressor for an air conditioner may be connected to the rotating shaft of the reduction gear R/G and driven by the rotation of the output turbine PT.
ガスタービンＧＴおよび自動変速機付／Ｔを制御する制
御回路ＩＯには、アナログ信号用の入力インタフェース
ＩＮａ 、デジタル信号用の入力インタフェースＩＮｄ
、入力インタフェースＩＮａからの信号をデジタル変
換するアナログ−デジタル変換器Ａ／Ｄ 。The control circuit IO that controls the gas turbine GT and automatic transmission/T has an input interface INa for analog signals and an input interface INd for digital signals.
, an analog-to-digital converter A/D that digitally converts the signal from the input interface INa.
中央処理ユニッ）ＣＰＵ 、ランダムアクセスメモリＲ
ＡＭ 、読み出し専用メモ！ＪＲＯＭ、および出力回路
ＯＵＴ等があり、それぞれパスライン１１で接続されて
いる。Central processing unit) CPU, random access memory R
AM, read-only memo! There is a JROM, an output circuit OUT, and the like, which are connected to each other by a pass line 11.
また、この第１の形態の二軸式ガスタービン機関には、
少くともコンプレッサＣの出口圧力Ｐ３を検出する圧力
センサＳＰ、と、コンプレッサタービンＣＴの入口温度
Ｔ、及び入口圧力Ｐ、を検出する温度センサＳＴ、及び
圧力センサｓｐ、 、並びコンプレッサタービンＣＴの
出口圧力Ｐｓを検出する圧力センサＳＰ、が設けられて
いる。なお、二軸式ガスタービン機関の運転状態を検出
する他のセンサとしては、大気温を検出する温度センサ
ＳＴ ｏ、、ガスジェネレータＧＧの回転数Ｎ１を検出
する回転数センサＳＮ、、コンプレッサＣの出口温度Ｔ
、を検出する温度センサＳＴ、、吸気側の熱交換器ＨＥ
の出口温度Ｔ３Ｓを検出する温度センサ５Ｔ３ｓ、 排
気側の熱交換器ＨＨの入口温度を検出する温度センサＳ
Ｔ ｓ、減速歯車Ｒ／Ｇを経たガスタービンＧＴの回転
数Ｎ３を検出する回転数センサＳＮ、、及び車軸駆動回
転数Ｎ。In addition, this first form of two-shaft gas turbine engine includes:
A pressure sensor SP detecting at least the outlet pressure P3 of the compressor C, a temperature sensor ST and a pressure sensor SP detecting the inlet temperature T and the inlet pressure P of the compressor turbine CT, and the outlet pressure of the compressor turbine CT. A pressure sensor SP is provided to detect Ps. Other sensors that detect the operating state of the two-shaft gas turbine engine include a temperature sensor STo that detects the atmospheric temperature, a rotational speed sensor SN that detects the rotational speed N1 of the gas generator GG, and a rotational speed sensor SN of the compressor C. Outlet temperature T
, a temperature sensor ST that detects , a heat exchanger HE on the intake side
Temperature sensor 5T3s detects the outlet temperature T3S of the exhaust side heat exchanger HH, and temperature sensor S detects the inlet temperature of the heat exchanger HH on the exhaust side.
Ts, a rotation speed sensor SN that detects the rotation speed N3 of the gas turbine GT via the reduction gear R/G, and an axle drive rotation speed N.
を検出する回転数センサＳＮ、等が設けられる。A rotation speed sensor SN, etc. for detecting the rotation speed is provided.
アナログ信号用の入力インタフェースＩＮａには、ガス
タービンＧＴに設けられた前述のセンサからの信号Ｐ３
．Ｐ４．Ｐｓ及びＴ１、そして、設置されたセンサの種
類に応じた信号Ｎ １． Ｎ ｓ、 Ｎ ｐ、 Ｔ ｏ
、 Ｔ ３゜Ｔ３５．Ｔ６や、アクセルペダルＡＰから
のアクセル踏込壷θａｃｅを示すアナログ信号等が入力
され、デジタル信号用の人力インタフェースＩＮｄには
キースイッチからのオンオフ信号、シフトレバ−からの
シフト位置信号、ブレーキからのブレーキ信号等のデジ
タル信号が入力される。The analog signal input interface INa receives the signal P3 from the above-mentioned sensor provided in the gas turbine GT.
．． P4. Ps and T1, and a signal N depending on the type of installed sensor 1. Ns, Np, To
, T 3°T35. T6 and analog signals indicating the accelerator depression level θace from the accelerator pedal AP are input, and the human power interface INd for digital signals receives an on/off signal from the key switch, a shift position signal from the shift lever, and a brake signal from the brake. A digital signal such as the following is input.
一方、出力回路ＯＵＴからは、燃焼器ＣＣのアクチュエ
ータＡ１に対して燃料流量を指示する信号Ｇｆ。On the other hand, from the output circuit OUT, a signal Gf instructs the fuel flow rate to the actuator A1 of the combustor CC.
アクチュエータＡ２に対して可変ノズルＶＮの開度を指
示する信号αＳや、トルクコンバータのロツタアップク
ラッチのオンオフを指示する信号Ｓ５、自動変速機＾／
丁の変速信号Ｓｔ、Ｓ２やスロットルワイヤ信号０１等
が出力される。A signal αS that instructs the actuator A2 to open the variable nozzle VN, a signal S5 that instructs the rotary up clutch of the torque converter to turn on and off, and an automatic transmission ^/
Gear shift signals St, S2, throttle wire signal 01, etc. are output.
なお、この二軸式ガスタービン機関は、機関のアイドリ
ング時にはコンプレッサＣの回転数Ｎ＋が一定となるよ
うに燃料噴射弁は制御されているものとする。In this two-shaft gas turbine engine, it is assumed that the fuel injection valve is controlled so that the rotational speed N+ of the compressor C is constant when the engine is idling.
次に以上のように構成された二軸式ガスタービン機関の
制御回路１０において実施される燃料供給流量Ｇｆの制
御を第３図のフローチャートを用いて説明する。Next, the control of the fuel supply flow rate Gf carried out in the control circuit 10 of the two-shaft gas turbine engine configured as above will be explained using the flowchart of FIG. 3.
第３図の燃料供給流量制御ルーチンは第２図の制御回路
１００制御手順の一例を示すものであり、所定時間毎、
例えば５Ｑｍｓ毎に実行される。The fuel supply flow rate control routine shown in FIG. 3 shows an example of the control procedure of the control circuit 100 shown in FIG.
For example, it is executed every 5 Qms.
ステップ３０１ではまず、各種センサからの検出信号を
読み込む。この場合、コンプレッサＣの出口圧力Ｐ３、
コンプレッサタービンＣＴの入口圧力Ｐ、及び入口温度
Ｔ４ 、コンプレッサタービンＣＴの出口圧力Ｐ５、並
びにアクセルペダルＡＰの踏み込み量θａｃｃ及び出力
タービンＰＴの出力軸の回転数Ｎ、とを少なくとも読み
込む。In step 301, first, detection signals from various sensors are read. In this case, the outlet pressure P3 of the compressor C,
At least the inlet pressure P and inlet temperature T4 of the compressor turbine CT, the outlet pressure P5 of the compressor turbine CT, the depression amount θacc of the accelerator pedal AP, and the rotation speed N of the output shaft of the output turbine PT are read.
ステップ３０２では燃焼器ＣＣを通る空気流ｌＧａを計
算する。空気流量ＧａはコンプレッサＣの出口圧力Ｐ３
、コンプレッサタービンＣＴの入口圧力Ｐ。In step 302, the air flow lGa passing through the combustor CC is calculated. The air flow rate Ga is the outlet pressure P3 of the compressor C.
, the inlet pressure P of the compressor turbine CT.
及び入口温度Ｔ、の関数として、Ｇ ａ、＝ ｆ （
Ｐ ３゜Ｐ４ 、 Ｔ４ 、 Ｐｓ ）として計算で
きるようになっており、この関数関係が予め読み出し専
用メモリＲＯＭに格納されている。この関数は例えば、
Ｇａ、−Ｍ−Ｑ、・Ｐ、／ｆ７４・・・■（Ｍは定数）
として表される。尚、ここで、Ｑ４は二軸式ガスタービ
ン機関の管路内を実際に燃焼ガスが流れているであろう
流路面積を示す変数であり、第４図に示すように、定常
時は一定であるが、加速時等の過渡時には圧力比Ｐ４／
Ｐ５の値によって大きく変化するものである。この第４
図に示したＱ。and as a function of the inlet temperature T, G a,= f (
P3°P4, T4, Ps), and this functional relationship is stored in advance in a read-only memory ROM. This function is, for example,
Ga, -M-Q, ・P, /f74...■ (M is a constant)
It is expressed as Here, Q4 is a variable that indicates the flow path area in which combustion gas is actually flowing in the pipe of a two-shaft gas turbine engine, and as shown in Figure 4, it is constant during steady state. However, during transients such as during acceleration, the pressure ratio P4/
It changes greatly depending on the value of P5. This fourth
Q shown in the figure.
とＰ４／Ｐｓの関係も読み出し専用メモ！Ｊ ＲＯＭに
格納されている。The relationship between and P4/Ps is also a read-only memo! Stored in JROM.
一方、読み出し専用メモ！ＪＲＯＭに格納されたコンプ
レッサＣの出口圧力Ｐ、とコンプレッサタービン［Ｔの
入口温度Ｔ４の関係は、例えば第５図に示すようなもの
である。この関係は、コンプレッサタービンＣＴの入口
温度Ｔ、が、例えば３個の倒位Ｔ、、、Ｔ、、、Ｔ、、
（但しＴ４１ ＜ Ｔ４２ ＜ Ｔ４３）として格納さ
れている。この図からコンプレッサタービンＣＴの入口
温度Ｔ、が一定であれば、空気流量Ｇａはコンプレッサ
Ｃの出口圧力Ｐ３に比例することが分かる。さらに、こ
の第５図からコンプレッサＣの出口圧力Ｐ３が同じ場合
、コンプレッサタービンＣＴの入口温度Ｔ４が低い程空
気流１ｉＧａは多くなることも分かる。On the other hand, read-only notes! The relationship between the outlet pressure P of the compressor C stored in the JROM and the inlet temperature T4 of the compressor turbine [T is as shown in FIG. 5, for example. This relationship shows that the inlet temperature T of the compressor turbine CT is, for example, three inverted positions T, , T, , T, ,
(However, T41 < T42 < T43). From this figure, it can be seen that if the inlet temperature T of the compressor turbine CT is constant, the air flow rate Ga is proportional to the outlet pressure P3 of the compressor C. Furthermore, it can be seen from FIG. 5 that when the outlet pressure P3 of the compressor C is the same, the lower the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT, the greater the air flow 1iGa.
以上のように、読み出し専用メモＩＪＲＯＭに格納され
た０式及び第４図と第５図に示すデータからステップ３
０２において空気流量Ｇａの演算を終了すると、続くス
テップ３０３では空燃比Ｆ／Ａを演算する。これは主に
アクセルペダルＡＰの踏み込み量θ１゜。から機関の要
求に従って演算する。例えば、アクセルペダルＡＰの踏
み込み量θａＣＣが大きい場合には空燃比Ｆ／Ａを大き
くする。この計算も関数関係やマツプを利用して行うこ
とができる。そして、続くステップ３０４で燃料供給流
量Ｇｆを、Ｇｆ＝Ｋ・ （Ｆ／Ａ） ・Ｇａ−・・■
として演算する。As described above, from the 0 formula stored in the read-only memory IJROM and the data shown in FIGS.
After the calculation of the air flow rate Ga is completed in step 02, the air-fuel ratio F/A is calculated in the following step 303. This is mainly due to the depression amount θ1° of the accelerator pedal AP. Calculate according to the requirements of the institution. For example, when the depression amount θaCC of the accelerator pedal AP is large, the air-fuel ratio F/A is increased. This calculation can also be performed using functional relationships and maps. Then, in the following step 304, the fuel supply flow rate Gf is determined as Gf=K・(F/A)・Ga−・・■
Calculate as
このように、本発明の第１の形態の二軸式ガスタービン
機関では空気流量Ｇａを演算するのに、実際に機関の管
路を流れる流体の流路面積Ｑ、を考慮に入れているので
、機関のあらゆる運転状態において、正確な空気流量Ｇ
ａを演算することができる。In this way, in the two-shaft gas turbine engine according to the first embodiment of the present invention, when calculating the air flow rate Ga, the flow area Q of the fluid actually flowing through the engine pipes is taken into consideration. , accurate air flow rate G in all operating conditions of the engine.
a can be calculated.
第６図は本発明の二軸式ガスタービン機関の第２の形態
の構成を示すものであり、二輪式ガスタービン機関の構
成については第１の形態の二軸式ガスタービン機関と全
く同じであるので、機関の構成の説明は省略する。第６
図の二軸式ガスタービン機関が第２図の二軸式ガスター
ビン機関と異なるのは、機関の運転状態を検出するセン
サの種類が異なる点である。即ち、この第２の形態の二
輪式ガスタービン機関では、コンプレッサタービンＣＴ
の入口圧力Ｐ、を検出する圧力センサＳＰ、とコンプレ
ッサタービンＣＴの出口圧力Ｐ、を検出する圧力センサ
ＳＰ５の代わりに、コンプレッサＣの回転数Ｎ、を求め
る回転数センサＳＮ、と、出力タービンＰＴの出口温度
Ｔ６を検出する温度センサＳＴ６とが新たに設けられて
いる。また、この第２の形態の二軸式ガスタービン機関
では可変ノズルＶＮの開口面積Ａが必要となるが、これ
は制御回路１０が可変ノズルＶＮの開度α、から演算に
より求めることができる。FIG. 6 shows the configuration of the second form of the two-wheeled gas turbine engine of the present invention, and the structure of the two-wheeled gas turbine engine is exactly the same as the two-wheeled gas turbine engine of the first form. Therefore, the explanation of the organization's structure will be omitted. 6th
The two-shaft gas turbine engine shown in the figure differs from the two-shaft gas turbine engine shown in FIG. 2 in that the type of sensor that detects the operating state of the engine is different. That is, in this second form of two-wheeled gas turbine engine, the compressor turbine CT
In place of the pressure sensor SP that detects the inlet pressure P of the compressor turbine CT, and the pressure sensor SP5 that detects the outlet pressure P of the compressor turbine CT, a rotation speed sensor SN that determines the rotation speed N of the compressor C, and an output turbine PT are used. A temperature sensor ST6 for detecting the outlet temperature T6 is newly provided. Further, in the second embodiment of the two-shaft gas turbine engine, the opening area A of the variable nozzle VN is required, which can be calculated by the control circuit 10 from the opening degree α of the variable nozzle VN.
なお、この第２の形態の二軸式ガスタービン機関にも二
軸式ガスタービン機関の運転状態を検出する他のセンサ
として、大気温を検出する温度センサｓ’ｒ、、コンプ
レッサＣの出口温度Ｔ３を検出する温度センサＳＴ、、
吸気側の熱交換器Ｈｅの出口温度Ｔ３Ｓを検出する温度
センサ５Ｔ３Ｓ、減速歯車Ｒ／Ｇを経たガスタービンＧ
Ｔの回転数Ｎ、を検出する回転数センサＳＮ、、及び車
軸駆動回転数Ｎ、を検出する回転数センサＳＮ、等が適
宜設けられる。In addition, in this second form of the two-shaft gas turbine engine, there are other sensors that detect the operating state of the two-shaft gas turbine engine, such as a temperature sensor s'r that detects the atmospheric temperature, and an outlet temperature of the compressor C. Temperature sensor ST detecting T3,
Temperature sensor 5T3S detects outlet temperature T3S of heat exchanger He on the intake side, gas turbine G via reduction gear R/G
A rotation speed sensor SN that detects the rotation speed N of the T, a rotation speed sensor SN that detects the axle drive rotation speed N, and the like are provided as appropriate.
そして、制御回路１０のアナログ信号用の人力インタフ
ェースＩＮａには、ガスタービンＧＴに設けられた前述
のセンサからの信号Ｐ５．Ｔ、、Ｔ＠、Ｎ、、及びＡ１
並びに設置されたセンサの種類に応じた信号Ｎ３． Ｎ
Ｐ、 Ｔｏ、 ’ｒ１５や、アクセルペダルＡＰからの
アクセル踏込量θａｃｃを示すアナログ信号等が入力さ
れる。デジタル信号用の人力インタフェースＩＮｄへの
人力信号は第２図と変わらない。The analog signal manual interface INa of the control circuit 10 receives the signal P5. from the aforementioned sensor provided in the gas turbine GT. T, , T@, N, and A1
and a signal N3 depending on the type of installed sensor. N
P, To, 'r15, an analog signal indicating the accelerator depression amount θacc from the accelerator pedal AP, etc. are input. The human input signal to the digital signal input interface INd is the same as in FIG.
このように構成された本発明の第２の形態の二軸式ガス
タービン機関の制御回路１０において実施される燃料供
給流量Ｇｆの制御を第７図のフローチャートを用いて説
明するが、このフローチャートが第２図と異なるのはス
テップ７０１．ステップ７０２の空気流量Ｇａを演算す
る手順のみであり、他のステップについては第２図と同
じであるので、同じステップ番号を付してその説明を省
略する。なお、この制御手順も第２図と同じ所定時間毎
、例えば６０＋ｍｓ毎に実行される。The control of the fuel supply flow rate Gf carried out in the control circuit 10 of the two-shaft gas turbine engine according to the second embodiment of the present invention configured in this way will be explained using the flowchart shown in FIG. The difference from FIG. 2 is step 701. This is only the procedure for calculating the air flow rate Ga in step 702, and the other steps are the same as those in FIG. 2, so the same step numbers will be given and the explanation thereof will be omitted. Note that this control procedure is also executed at predetermined time intervals, for example, every 60+ms, the same as in FIG.
ステップ７０１ではまず、各種センサからの検出信号が
読み込む。この場合、コンプレッサＣの出口圧力Ｐ３
、コンプレッサタービンＣＴの入口温度Ｔ４ 、出力タ
ービンＰＴの出口圧力Ｐ６、コンプレッサＣの回転数Ｎ
１、可変ノズルＶＮの開口面積Ａ１並びにアクセルペダ
ルＡＰの踏み込み量θａｃｅ及び出力タービンＰＴの出
力軸の回転数Ｎ３とを少なくとも読み込む。In step 701, first, detection signals from various sensors are read. In this case, the outlet pressure P3 of compressor C
, inlet temperature T4 of compressor turbine CT, outlet pressure P6 of output turbine PT, rotation speed N of compressor C
1. Read at least the opening area A1 of the variable nozzle VN, the depression amount θace of the accelerator pedal AP, and the rotation speed N3 of the output shaft of the output turbine PT.
ステップ７０２では燃焼器ＣＣを通る空気流量Ｇａを計
算するが、この第２の形態では空気流量Ｇａは、コンプ
レッサＣの出口圧力Ｐ１、コンプレッサタービンＣＴの
入口温度Ｔ ４ ％出力タービンＰＴの出口温度Ｔ６、
コンプレッサＣの回転数Ｎ＋ 、可変ノズルＶＮの開口
面積への関数として、Ｇａ、＝ｆ（Ｐ３゜Ｔ４．Ｔ、、
Ｎ、、Ａ＞として計算できるようになっており、この関
数関係が予め読み出し専用メモ！ｌＲＯＭに格納されて
いる。この関数は第１の形態の０式％式％）
ところで、前述の第１の形態の二軸式ガスタービン機関
では、コンプレッサタービンの入口圧力Ｐ４ とコンプ
レッサタービンＣＴの出口圧力Ｐ５により、実際の流路
面積Ｑ４を圧力比Ｐ４／ＰＳを用いて第４図から演算し
ていたが、第６図の二軸式ガスタービン機関にはコンプ
レッサタービン入口圧力センサＳＰｓ とコンプレッサ
タービン出口圧力センサＳｒｓ は設けられていない。In step 702, the air flow rate Ga passing through the combustor CC is calculated. In this second form, the air flow rate Ga is calculated based on: the outlet pressure P1 of the compressor C, the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT, the outlet temperature T6 of the output turbine PT. ,
As a function of the rotation speed N+ of the compressor C and the opening area of the variable nozzle VN, Ga,=f(P3°T4.T,,
It is possible to calculate as N,,A>, and this functional relationship is read-only memo in advance! Stored in lROM. By the way, in the above-mentioned two-shaft gas turbine engine of the first form, the actual flow rate is determined by the inlet pressure P4 of the compressor turbine and the outlet pressure P5 of the compressor turbine CT. The road area Q4 was calculated from FIG. 4 using the pressure ratio P4/PS, but the two-shaft gas turbine engine shown in FIG. 6 is not equipped with a compressor turbine inlet pressure sensor SPs and a compressor turbine outlet pressure sensor Srs. Not yet.
そこで、この第２の形態における実施例では圧力値Ｐ、
とＰ。Therefore, in the embodiment of this second form, the pressure value P,
and P.
とを以下の関係により求めている。is determined by the following relationship.
まず、コンプレッサタービンＣＴの入口圧力Ｐ。First, the inlet pressure P of the compressor turbine CT.
は、Ｐａ ＝ｍ−Ｐ ３（ｍは定数）のように、コンプ
レッサＣの出口圧力Ｐ３と比例関係にあるので、コンプ
レッサＣの出口圧力Ｐ３から演算することができる。一
方、コンプレッサタービンＣＴの出口圧力Ｐ５について
は、コンプレッサタービンＣＴの出口圧力Ｐ５と出力タ
ービンＰＴの出口圧力Ｐ６との圧力比Ｐ ５ ／ Ｐ
６ と可変ノズルＶＮの開口面積Ａとの間に第８図に示
すような関数関係Ｐｓ ／ｐ６＝ （（Ｎ＋ 、Ａ）が
あり、更に、この出力タービンＰＴの出口圧力Ｐ６は出
力タービンＰＴの出口温度Ｔ６と第９図に示すような関
数関係Ｐｇ ”ｆ（Ｎ１゜Ｔ６）があることから求める
ことができる。即ち、Ｐｓ”Ｐｓ ・ｆ（Ｎ、、Ａ）
＝ｆ（Ｔｓ、Ｎ４）・ｆ（Ｎ１． Ａ）の式から、コン
プレッサタービン入口圧力センサＳＰ、とコンプレッサ
タービン出口圧力センサＳＰｓとがなくても、信号Ｐ５
．Ｎ、、Ｔ、、Ａの入力があれば、正確な流路面積Ｑ４
を演算により求めることができるのである。can be calculated from the outlet pressure P3 of the compressor C because it has a proportional relationship with the outlet pressure P3 of the compressor C, as shown in Pa=m−P 3 (m is a constant). On the other hand, regarding the outlet pressure P5 of the compressor turbine CT, the pressure ratio P5/P between the outlet pressure P5 of the compressor turbine CT and the outlet pressure P6 of the output turbine PT is
6 and the opening area A of the variable nozzle VN, there is a functional relationship Ps /p6= ((N+, A) as shown in FIG. 8, and furthermore, the outlet pressure P6 of the output turbine PT is It can be determined from the outlet temperature T6 and the functional relationship Pg''f(N1°T6) as shown in FIG. 9. That is, Ps''Ps ・f(N,,A)
From the equation =f(Ts, N4)・f(N1.A), even if there is no compressor turbine inlet pressure sensor SP and compressor turbine outlet pressure sensor SPs, the signal P5
．． If N, , T, , A are input, the accurate flow area Q4
can be determined by calculation.
なお、第８図及び第９図に示したＰ、／Ｐ、＝ｆ（Ｎ、
、 Ａ＞の関係及びＰ６＝ｆ（Ｎ、、Ｔ６ ）の関係は
、制御回路の読み出し専用メモＩＪＲＯＭに予め格納し
ておけば良い。Note that P, /P, = f(N,
, A> and P6=f(N, , T6) may be stored in advance in the read-only memory IJROM of the control circuit.
このように、第２の形態の二軸式ガスタービン機関では
、ステップ７０２にてステップ７０１で読み込んだ変数
Ｐ ｓ、 Ｔ ４． Ｔ ８＋ Ｎ Ｉｎ Ａに基づき
、実際に機関の管路を流れる流体の流路面積Ｑ４を考慮
に入れた空気流量Ｇａを正確に求めることができる。In this way, in the second form of the two-shaft gas turbine engine, in step 702, the variables P s, T 4. read in step 701 are determined. Based on T 8+ N In A, it is possible to accurately determine the air flow rate Ga, taking into account the flow area Q4 of the fluid actually flowing through the pipes of the engine.
以上説明したように、本発明によれば、二軸式ガスター
ビン機関において、機関の運転状態に係わらず正確な空
気流量を求めることができ、頻繁に出力の変化する車両
においても、燃料流量制御を精度良く行うことが可能に
なり、車両の信頼性及び安全性が向上する。As explained above, according to the present invention, an accurate air flow rate can be determined in a two-shaft gas turbine engine regardless of the operating state of the engine, and fuel flow control can be performed even in a vehicle where the output frequently changes. This makes it possible to perform this with high precision, improving the reliability and safety of the vehicle.
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明の第１、第２の形態の
ガスタービン機関の空気流量検出装置の原理構成図、第
２図は本発明の第１の形態の二軸式ガスタービン機関の
一実施例の構成を示す全体概要図、第３図は第２図の制
御回路の制御手順の一例を示すフローチャート、第４図
は圧力比Ｐ４／ＰＳ と実際の流路面積Ｑ４ との関係
を示す線図、第５図はコンプレッサの出口圧力Ｐ３とコ
ンプレッサタービンの入口温度Ｔ４に対する空気流量と
の関係を示す線図、第６図は本発明の第２の形態の二軸
式ガスタービン機関の一実施例の構成を示す全体概要図
、第７図は第６図の制御回路の制御手順の一例を示すフ
ローチャート、第８図は圧力比Ｐ４／ＰＳと可変ノズル
の開口面積へとコンプレッサの回転数Ｎ＋ との関係を
示す線図、第９図は出力タービンの出口圧力Ｐ６と出口
温度Ｔ６とコンプレッサの回転数Ｎ１との関係を示す線
図、第１Ｏ図は従来の二軸式ガスタービン機関の一般的
な構成を示す図、第１１図はコンプレッサの回転数Ｎ１
が上昇する時の空気流量Ｇａの計算値と実際の値とを比
較して示す線図である。
１・・・コンプレッサ出口圧力検出手段、２・・・コン
プレッサタービン入口圧力検出手段、３・・・コンプレ
ッサタービン入口温度検出手段、４・・・コンプレッサ
タービン出口圧力検出手段、５・・・空気流量演算手段
、６・・・回転数検出手段、７・・・開口面積演算手段
、訃・・出力タービン出口温度検出手段、９・・・空気
流量演算手段、Ｃ・・・コンプレッサ、ＣＣ・・・燃焼
器、ＣＴ・・・コンプレッサタービン、Ｆ／Ｇ・・・フ
ロントギヤ、ＨＥ・・・熱交換機、２丁・・・パワター
ビン、ＳＭ・・・スタータ、ｖＮ・・・可変ノズル、Ｓ
ＮＩ、 ＳＮ３．・・・回転数センサ、ＳＰ３． ＳＰ
４． Ｓｒ Ｓ＋ ｓｐ ｓ・・・圧力センサ、ＳＴ
、、ＳＴ６・・・温度センサ。FIGS. 1(a) and 1(b) are principle configuration diagrams of air flow rate detection devices for gas turbine engines according to first and second embodiments of the present invention, and FIG. 2 is a two-shaft type according to the first embodiment of the present invention. An overall schematic diagram showing the configuration of an embodiment of a gas turbine engine, FIG. 3 is a flowchart showing an example of the control procedure of the control circuit in FIG. 2, and FIG. 4 shows the pressure ratio P4/PS and the actual flow path area Q4. 5 is a diagram showing the relationship between the air flow rate and the outlet pressure P3 of the compressor and the inlet temperature T4 of the compressor turbine. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the air flow rate and the compressor outlet pressure P3, and FIG. An overall schematic diagram showing the configuration of an embodiment of a gas turbine engine, FIG. 7 is a flowchart showing an example of the control procedure of the control circuit in FIG. 6, and FIG. 8 shows the pressure ratio P4/PS and the opening area of the variable nozzle. Fig. 9 is a diagram showing the relationship between output turbine outlet pressure P6, outlet temperature T6, and compressor rotation speed N1; Figure 11 is a diagram showing the general configuration of a type gas turbine engine.
FIG. 3 is a diagram showing a comparison between a calculated value and an actual value of the air flow rate Ga when the air flow rate increases. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Compressor outlet pressure detection means, 2... Compressor turbine inlet pressure detection means, 3... Compressor turbine inlet temperature detection means, 4... Compressor turbine outlet pressure detection means, 5... Air flow rate calculation Means, 6... Rotation speed detection means, 7... Opening area calculation means, Output turbine outlet temperature detection means, 9... Air flow rate calculation means, C... Compressor, CC... Combustion equipment, CT...compressor turbine, F/G...front gear, HE...heat exchanger, 2 units...power turbine, SM...starter, vN...variable nozzle, S
NI, SN3. ...Rotation speed sensor, SP3. SP
4. Sr S+ sp s...pressure sensor, ST
,,ST6...Temperature sensor.
Claims (1)
加熱した吸気を燃焼器（ＣＣ）で燃焼させ、この燃焼ガ
スによって前記コンプレッサ（Ｃ）に直結するコンプレ
ッサタービン（ＣＴ）を駆動し、可変ノズル（ＶＮ）を
経た後の燃焼ガスで補機を含む負荷に連結する出力ター
ビン（ＰＴ）を駆動すると共に、その後に熱交換器（Ｈ
Ｂ）で熱交換を行わせる構成の二軸式ガスタービン機関
のアイドル制御装置であって、前記コンプレッサ（Ｃ）
の出口圧力（Ｐ＿３）を検出するコンプレッサ出口圧力
検出手段（１）と、前記コンプレッサタービン（ＣＴ）
の入口圧力（Ｐ＿４）を検出するコンプレッサタービン
入口圧力検出手段（２）と、 前記コンプレッサタービン（ＣＴ）の入口温度（Ｔ＿４
）を検出するコンプレッサタービン入口温度検出手段（
３）と、 前記コンプレッサタービン（ＣＴ）の出口圧力（Ｐ＿５
）を検出するコンプレッサタービン出口圧力検出手段（
４）と、 これらコンプレッサ出口圧力検出手段（１）、コンプレ
ッサタービン入口圧力検出手段（２）、コンプレッサタ
ービン入口温度検出手段（３）、及びコンプレッサター
ビン出口圧力検出手段（４）からの出力に基づいて燃焼
器を通る空気流量（Ｇａ）を求める空気流量演算手段（
５）とを備えたガスタービン機関の空気流量検出装置。 ２、請求項１に記載の装置において、前記コンプレッサ
タービン入口圧力検出手段（２）とコンプレッサタービ
ン出口圧力検出手段（４）と空気流量演算手段（５）の
代わりに、前記コンプレッサ（Ｃ）の回転数（Ｎ＿１）
を求める回転数検出手段（６）と、 前記可変ノズル（ＶＮ）の開度からその開口面積（Ａ）
を演算する開口面積演算手段（７）と、 前記出力タービン（ＰＴ）の出口温度（Ｔ＿６）を検出
する出力タービン出口温度検出手段（８）と、これらコ
ンプレッサ出口圧力検出手段（１）、コンプレッサター
ビン入口温度検出手段（３）、回転数検出手段（６）、
開口面積演算手段（７）、及びコンプレッサタービン出
口温度検出手段（８）からの出力に基づいて燃焼器を通
る空気流量（Ｇａ）を求める空気流量演算手段（９）と
を備えたガスタービン機関の空気流量検出装置。[Claims] 1. A compressor turbine which is compressed by a compressor (C) and heated by a heat exchanger (HE) is combusted by a combustor (CC), and is directly connected to the compressor (C) by this combustion gas. (CT), and the combustion gas after passing through a variable nozzle (VN) drives a power turbine (PT) that is connected to a load including auxiliary equipment, and then a heat exchanger (H
An idle control device for a two-shaft gas turbine engine configured to perform heat exchange in the compressor (C).
compressor outlet pressure detection means (1) for detecting the outlet pressure (P_3) of the compressor turbine (CT);
a compressor turbine inlet pressure detection means (2) for detecting an inlet pressure (P_4) of the compressor turbine (CT); and an inlet temperature (T_4) of the compressor turbine (CT).
Compressor turbine inlet temperature detection means (
3) and the outlet pressure (P_5) of the compressor turbine (CT)
Compressor turbine outlet pressure detection means (
4), and based on the outputs from these compressor outlet pressure detection means (1), compressor turbine inlet pressure detection means (2), compressor turbine inlet temperature detection means (3), and compressor turbine outlet pressure detection means (4). Air flow rate calculation means (
5) An air flow rate detection device for a gas turbine engine. 2. In the apparatus according to claim 1, the rotation of the compressor (C) is replaced with the compressor turbine inlet pressure detection means (2), the compressor turbine outlet pressure detection means (4), and the air flow rate calculation means (5). Number (N_1)
a rotation speed detection means (6) for determining the opening area (A) of the variable nozzle (VN) from the opening degree of the variable nozzle (VN);
an opening area calculation means (7) for calculating the output temperature of the output turbine (PT); an output turbine outlet temperature detection means (8) for detecting the outlet temperature (T_6) of the output turbine (PT); Inlet temperature detection means (3), rotation speed detection means (6),
A gas turbine engine comprising an opening area calculation means (7) and an air flow rate calculation means (9) for determining the air flow rate (Ga) passing through the combustor based on the output from the compressor turbine outlet temperature detection means (8). Air flow detection device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31763688A JPH02163423A (en) | 1988-12-17 | 1988-12-17 | Air flow rate detector for gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31763688A JPH02163423A (en) | 1988-12-17 | 1988-12-17 | Air flow rate detector for gas turbine engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02163423A true JPH02163423A (en) | 1990-06-22 |
Family
ID=18090369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31763688A Pending JPH02163423A (en) | 1988-12-17 | 1988-12-17 | Air flow rate detector for gas turbine engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02163423A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0472430A (en) * | 1990-07-10 | 1992-03-06 | Toyota Motor Corp | Control method for gas-turbine engine |
| US5533329A (en) * | 1993-05-17 | 1996-07-09 | Hitachi, Ltd. | Control apparatus for and control method of gas turbine |
| CN104963781A (en) * | 2014-03-26 | 2015-10-07 | 福特环球技术公司 | Mass flow rate determination |
-
1988
- 1988-12-17 JP JP31763688A patent/JPH02163423A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0472430A (en) * | 1990-07-10 | 1992-03-06 | Toyota Motor Corp | Control method for gas-turbine engine |
| US5533329A (en) * | 1993-05-17 | 1996-07-09 | Hitachi, Ltd. | Control apparatus for and control method of gas turbine |
| DE4417199C2 (en) * | 1993-05-17 | 2002-05-23 | Hitachi Ltd | Device for controlling gas turbines |
| CN104963781A (en) * | 2014-03-26 | 2015-10-07 | 福特环球技术公司 | Mass flow rate determination |
| CN104963781B (en) * | 2014-03-26 | 2019-10-18 | 福特环球技术公司 | Mass flowrate measurement |
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