(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料噴射器を制御する方法およびシステムを提供する。【解決手段】噴射システムは、複数のアクチュエータを含む。各アクチュエータは、燃料噴射器の中央本体１１０の１つまたは複数の部分１１２、１１４を動かすように構成される。システムは、コントローラをさらに含む。コントローラは、複数のアクチュエータのそれぞれを個別に制御して、燃料噴射器の中央本体１１０の出口から射出される燃料と空気の混合物の射出の流量または方向を変えるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射器制御システムであって、
複数のアクチュエータであり、それぞれが前記燃料噴射器の中央本体の１つまたは複数の部分を動かすように構成される、複数のアクチュエータと、
コントローラであり、前記燃料噴射器の前記中央本体の出口から射出される燃料と空気の混合物の射出の流量または方向を変えるように前記複数のアクチュエータのそれぞれを個別に制御するように構成される、コントローラと
を備える、燃料噴射器制御システム。
【請求項２】
前記複数のアクチュエータが、スマート記憶合金（ＳＭＡ）からなる、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記複数のアクチュエータが、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、微小光学電気機械システム（ＭＯＭＳ／ＭＯＥＭＳ）または圧電式のセンサおよびアクチュエータ（ＰＺＴ）からなる、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラが、前記中央本体を拡張し前記燃料噴射器に入る燃料の流れを増加させるように前記複数のアクチュエータの少なくとも１つを制御する、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラが、前記中央本体を伸長させ前記燃料噴射器内の燃料と空気の混合を増大させるように前記複数のアクチュエータの少なくとも１つを制御する、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラが、所望の流量、冷却速度、速度プロファイルまたは出口圧に基づいて前記複数のアクチュエータのそれぞれを制御する、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
調節可能燃料噴射器であって、
管様形状の中央本体であり、上側部分および前記中央本体の長さに沿って前記上側部分と反対の端部にある下側部分に開口を有し、前記上側部分から投入される燃料と空気が混合されて前記燃料と前記空気の混合物が前記下側部分の出口を通って出るように構成される、中央本体と、
前記中央本体を囲む管様形状の外側本体であり、空気が前記上側部分から前記外側本体と前記中央本体の間に投入される、外側本体と、
コントローラによって制御される複数のアクチュエータであり、それぞれが前記中央本体の異なる部分を動かすように構成される、複数のアクチュエータと
を備える、調節可能燃料噴射器。
【請求項８】
前記燃料が、前記管様形状の前記中央本体の前記上側部分にある複数の開口を通って前記中央本体の前記上側部分に入るように前記中央本体の長さに対して実質的に接線方向に噴射される、請求項７記載の燃料噴射器。
【請求項９】
前記複数のアクチュエータの少なくとも１つが、前記中央本体の前記出口の形状を変え、それによって前記出口を通る前記燃料と前記空気の前記混合物の方向が変わるように制御される、請求項７記載の燃料噴射器。
【請求項１０】
前記複数のアクチュエータの少なくとも１つが、前記中央本体の前記上側部分から前記下側部分までの傾きを変えることによって前記出口を通る前記燃料と前記空気の前記混合物の流量を変えるように制御される、請求項７記載の燃料噴射器。
【請求項１１】
前記複数のアクチュエータが、スマート記憶合金（ＳＭＡ）からなる、請求項７記載の燃料噴射器。
【請求項１２】
前記複数のアクチュエータが、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、微小光学電気機械システム（ＭＯＭＳ／ＭＯＥＭＳ）または圧電式のセンサおよびアクチュエータ（ＰＺＴ）からなる、請求項７記載の燃料噴射器。
【請求項１３】
前記複数のアクチュエータの少なくとも１つが、前記中央本体を前記外側本体の方に外に拡張するように制御される、請求項７記載の燃料噴射器。
【請求項１４】
前記複数のアクチュエータの少なくとも１つが、前記中央本体を伸長させ前記中央本体の前記下側部分にある前記出口をテーパ状にするように制御される、請求項７記載の燃料噴射器。
【請求項１５】
噴射器を制御する方法であって、
前記噴射器の中央本体の異なる部分を動かすように複数のアクチュエータを構成するステップと、
前記噴射器の前記中央本体の出口の寸法および形状を変えるように前記複数のアクチュエータの運動を制御するステップと
を含む、方法。
【請求項１６】
前記制御するステップが、前記噴射器の前記中央本体を拡張し前記噴射器の前記中央本体の前記出口からの材料の流量を増加させるように、前記複数のアクチュエータの１つまたは複数を制御するステップを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記制御するステップが、前記噴射器の前記中央本体を伸長させ前記噴射器の前記中央本体の前記出口をテーパ状にするように、前記複数のアクチュエータの１つまたは複数を制御するステップを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記制御するステップが、所望の流量、冷却速度、速度プロファイルまたは出口圧力に基づく、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、燃料噴射器の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
一燃料噴射システムでは、一般的に、燃料噴射器によって高圧で燃料が燃焼機関に噴射され、そこで燃料と空気が混合される。他の噴射システムでは、燃料と空気が混合され、その混合物が噴射される。そうした噴射システムの一例には、遅延希薄噴射（ＬＬＩ）がある。ＬＬＩシステムを燃焼器とタービンの間のトランジションゾーンに追加することによって、従来のガスタービンエンジンにおける窒素酸化物、一酸化炭素および未燃焼炭化水素のエミッションを緩和することができる。ＬＬＩシステムは、ＬＬＩ燃料とＬＬＩ空気の混合物をトランジションゾーンに噴射するいくつかのＬＬＩ噴射器を含むことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５８９９３８９号明細書
【発明の概要】
【０００４】
噴射器の制御を高めることが必要とされている。ＬＬＩシステムの場合、例えば、ＬＬＩ噴射器の制御を高めることによって、燃焼機関からの望ましくないエミッションをさらに緩和できるようになる。
【０００５】
本発明の一態様によれば、燃料噴射器制御システムは、複数のアクチュエータであり、それぞれが燃料噴射器の中央本体の１つまたは複数の部分を動かすように構成される複数のアクチュエータ、およびコントローラであり、燃料噴射器の中央本体の出口から射出される燃料と空気の混合物の射出の流量または方向を変えるように複数のアクチュエータのそれぞれを個別に制御するように構成されるコントローラを含む。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、調節可能燃料噴射器は、管様形状の中央本体であり、上側部分および中央本体の長さに沿って上側部分と反対の端部にある下側部分に開口を有し、上側部分から投入される燃料と空気が混合されてその燃料と空気の混合物が下側部分の出口を通って出るように構成される中央本体、中央本体を囲む管様形状の外側本体であり、空気が上側部分から外側本体と中央本体の間に投入される外側本体、ならびにコントローラによって制御される複数のアクチュエータであり、それぞれが中央本体の異なる部分を動かすように構成される複数のアクチュエータを含む。
【０００７】
本発明のさらに他の態様によれば、噴射器の射出を制御する方法は、噴射器の中央本体の異なる部分を動かすように複数のアクチュエータを構成すること、ならびに噴射器の中央本体の出口の寸法および形状を変えるように複数のアクチュエータの運動を制御することを含む。
【０００８】
次に、図面を参照する。いくつかの図面において、同様の要素には同様に番号が付けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】噴射器の混合部分の図である。
【図２】噴射器の混合部分の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による制御システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、噴射器の混合部分１００を示す。図１に示されるように、中央本体１１０は、上側部分１１２および下側部分１１４を有し、外側本体１２０に囲まれている。中央本体１１０も外側本体１２０も管様であり、上側部分１１２と下側部分１１４は開口している。図１に示される作動領域１１５は、アクチュエータによって動かされ得る中央本体１１０の様々な領域を例示的に示したものである。（図３に示される）アクチュエータ３２０は、分かりやすくするために図１には示されていないが、例えば、作動領域１１５のそれぞれに取り付けられるワイヤであってよい。
【００１１】
一実施形態では、中央本体１１０の材料は、スマート記憶合金（ＳＭＡ）であり、各アクチュエータ３２０は、ＳＭＡアクチュエータ３２０である。その場合、ＳＭＡアクチュエータ３２０は、対応する作動領域１１５の運動を引き起こす信号を伝えるワイヤであってよい。中央本体１１０の各作動領域１１５は、例えば、中央本体１１０の温度変化の形の（アクチュエータ３２０からの）制御信号に基づいて動かされ得るスマート記憶合金を含む領域である。作動領域１１５の数および構成に基づいて中央本体１１０の形状が必要に応じて変えられ、それによって中央本体１１０したがって噴射器からの射出が制御され得るようになる。代替実施形態では、中央本体１１０の形状作りに使用され得るアクチュエーション方法は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、微小光学電気機械システム（ＭＯＭＳ／ＭＯＥＭＳ）ならびに圧電式のセンサおよびアクチュエータ（ＰＺＴ）を含むことができる。
【００１２】
図２は、線Ａ−Ａにおける噴射器の混合部分１００の断面２００を示している。空気２５０は、中央本体１１０だけでなく、中央本体１１０と外側本体１２０の間の間隙にも供給される。中央本体１１０と外側本体１２０の間の空気２５０は、燃焼器で発生する熱によって引き起こされる外側本体１２０の摩耗を減少させる助けとなる。燃料２６５は、上側部分１１２付近の外側本体１２０を通って中央本体１１０内まで貫通する入口２６０を通って噴射される。中央本体１１０内の空気２５０と燃料２６５が中央本体１１０内で混合し、その混合物が中央本体１１０の下側部分１１４から射出される。
【００１３】
図１に示される例示的な作動領域１１５のような作動領域１１５を制御することによって、中央本体１１０は水平方向に曲げられ２７０、完全に拡張され得る。この場合、燃料２６５の主流への侵入（中央本体１１０の下側部分１１４からの射出）が増加され得る。作動領域１１５の運動に基づいて中央本体１１０がそうではなくて伸長２８０されると、中央本体１１０は２９０によって示されるようにテーパ状に伸びることができる。この場合、中央本体１１０の下側部分１１４からの燃料２６５と空気２５０の混合物の射出方向を制御することができ、さらに、燃料２６５と空気２５０の混合を向上させることができる。さらに、中央本体１１０が細長くテーパ状になると、中央本体１１０と外側本体１２０の間の間隙が増大するので、外側本体１２０の摩耗の減少が可能になる。
【００１４】
図３は、制御システム３００のブロック図である。制御システム３００は、コントローラ３１０および複数のアクチュエータ３２０を含む。図３は、（図１に示される）対応する作動領域１１５に連結される各アクチュエータ３２０を示している。しかし、１つのアクチュエータ３２０が１つより多くの作動領域１１５の運動を制御してもよい。いくつかのパラメータに基づいてコントローラ３１０によりアクチュエータ３２０を制御することができる。アクチュエータ３２０を制御する際にコントローラ３１０で考慮されるパラメータの中には、例えば、流量、冷却速度、速度プロファイルおよび出口圧力が含まれ得る。一般的に、コントローラ３１０は、１つまたは複数のプロセッサおよび１つまたは複数のメモリデバイスを備えることができ、中央本体１１０の射出を制御する所定のルールまたはユーザ入力ルールに基づいて動作可能である。コントローラ３１０は、単一の噴射器（例えばＬＬＩ噴射器）のアクチュエータ３２０を動作させることができる、またはいくつかの噴射器のアクチュエータ３２０を制御することもできる。代替実施形態において、制御には、径方向拡張制御、径方向収縮制御、先端拡張制御、ダイアフラム制御、ピン作動制御、錐体を同心円状に動かすボールポイント先端制御（ｂａｌｌ  ｐｏｉｎｔ  ｔｉｐ  ｃｏｎｔｒｏｌ）および円周方向にテーパ状にする体積制御が含まれ得る。
【００１５】
様々な構成要素および技術的方法により特定の必要なまたは有益な機能または特徴を提供できることが分かるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲およびその変形形態を支援するのに必要となる可能性があるこれらの機能および特徴は、本明細書の教示の一部および開示の本発明の一部として本来的に含まれていると理解されたい。
【００１６】
本発明を限られた数の実施形態だけに関連して詳細に説明してきたが、本発明はそうした開示の実施形態に限定されないことが容易に理解されるはずである。むしろ、前述されていないが本発明の精神および範囲に対応する任意の数の変形形態、代替実施形態、置換形態または均等の構成を取り入れるように本発明を変更することができる。さらに本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の態様には、説明した実施形態の一部のみが含まれる場合があることを理解すべきである。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されると考えるべきではなく、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００１７】
１００  混合部分
１１０  中央本体
１１２  上側部分
１１４  下側部分
１１５  作動領域
１２０  外側本体
２００  断面
２５０  空気
２６０  入口
２６５  燃料
２７０  水平方向に曲げられる
２８０  伸長
２９０  テーパ状に伸ばされる
３００  制御システム
３１０  コントローラ
３２０  アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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