(57)【要約】      （修正有）【課題】脈動弁について簡素で、実際に役立ち、比較的安価な手段を使用して燃焼安定性を制御する方法を提供する。【解決手段】本発明方法はコントローラで環境および運転条件についての情報を受け取り、燃焼不安定性の可能性が存在するか、否かを決定するため環境および運転条件を予めプログラムされた情報と比較し、燃焼不安定性の可能性が存在する場合に燃焼不安定性を減少するため環境条件に合う、最良の燃料変調用周波数および振幅を決定し、燃焼不安定性の可能性が存在する場合に燃焼不安定性を減少するため最良の燃料変調用周波数および振幅に合わせるように、少なくとも１個の燃料調整弁を作動させる過程を含む。【選択図】図１
2009191846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ガスタービン・エンジンの燃焼不安定性を引き起こす環境および運転条件を決定し、
ｂ）一組みの環境および運転条件のもとで不安定性を緩和するため前記燃焼不安定性を引き起こす環境および運転条件ならびに燃料変調用脈動周波数に従ってコントローラをプログラムし、
ｃ）前記ガスタービン・エンジンへの燃料流を調整するため前記コントローラと接続する、少なくとも１個の環境センサと、前記コントローラと接続する、少なくとも１個の燃料調整弁とを準備する、
過程を含むガスタービン・エンジンの燃焼安定性制御方法。
【請求項２】
ａ）安定性コントローラで環境および運転条件についての情報を受け取り、
ｂ）燃焼不安定性の可能性が存在するか、否かを決定するため前記環境および運転条件を予めプログラムされた情報と比較し、
ｃ）燃焼不安定性の可能性が存在する場合に燃焼不安定性を減少するため前記環境条件に合う、最良の燃料変調用周波数および振幅を決定し、
ｄ）燃焼不安定性の可能性が存在する場合に燃焼不安定性を減少するため前記最良の燃料変調用周波数および振幅に合わせるように、前記少なくとも１個の燃料調整弁を作動させる、
過程を含むガスタービン・エンジンの燃焼安定性制御方法。
【請求項３】
ａ）安定性コントローラで少なくとも１個のセンサから燃焼圧力波の振幅および周波数についての情報を受け取り、
ｂ）燃焼不安定性の可能性が存在するか、否かを決定するため前記燃焼圧力波の振幅および周波数を予めプログラムされた振幅しきい値と比較し、
ｃ）燃焼圧力波の振幅を減少するため圧力波の周波数に合う、最良の燃料変調用周波数および振幅を決定し、
ｄ）燃焼圧力波の振幅を減少するため燃料を選択された周波数および振幅で脈動させるように、少なくとも１個の燃料調整弁を作動させる、
過程を含むガスタービン・エンジンの燃焼安定性制御方法。
【請求項４】
さらに、前記燃料調整弁が圧力振幅しきい値を超える、燃焼圧力波の周波数と等しい燃料変調用周波数を選択する過程を含み、前記燃料調整弁脈動周波数が燃焼圧力波の周波数と位相を合わせない請求項３記載のガスタービン・エンジンの燃焼安定性制御方法。
【請求項５】
さらに、燃焼不安定性のある圧力波の振幅を最小にするため燃焼不安定性のある圧力波に関わる燃料脈動の相対位相を調整する過程を含む請求項４記載のガスタービン・エンジンの燃焼安定性制御方法。
【請求項６】
ａ）ガスタービン・エンジンの燃焼器内の燃焼不安定性を検出する、少なくとも１個の燃焼安定性センサと、
ｂ）前記少なくとも１個の燃焼安定性センサからの燃焼安定性データを受け取り、その燃焼安定性データに基づいて制御信号を出力するように構成され、適応される制御ユニットと、
ｃ）燃料供給手段からの燃料を受け入れ、前記制御ユニットから与えられる制御信号を受け取るように構成され、適応される、少なくとも１個の燃料調整弁と、
ｄ）前記少なくとも１個の燃料調整弁から送られる燃料を受け取るように構成され、適応される、少なくとも１個の燃料噴射器と、ここで、前記燃料噴射器は調整した燃料をガスタービン・エンジンの燃焼器に分配しており、
を備えるガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【請求項７】
燃料調整弁と複数の燃料噴射器との間に分配マニホールドが配置され、前記分配マニホールドが前記燃料調節弁からの燃料を前記複数の燃料噴射器に分配するようにした請求項６記載のガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【請求項８】
さらに、前記燃料供給手段と前記燃料調整弁との間に介装された分流弁を備え、前記分流弁が燃料流を少なくとも第１および第２の燃料回路に向けるように、少なくとも第１および第２の燃料流に分けるようにした請求項６記載のガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【請求項９】
前記第１の燃料回路が燃料を複数の燃料噴射器のそれぞれの第１の燃料回路に分配するように構成され、適応される第１の分配マニホールドと流体連通している第１の燃料調整弁と流体連通する請求項８記載のガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【請求項１０】
前記第２の燃料回路が燃料を複数の燃料噴射器の第２の燃料回路に分配するように構成され、適応される第２の分配マニホールドと流体連通する請求項９記載のガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【請求項１１】
前記第２の燃料回路内に第２の燃料調整弁を備え、前記分流弁からの燃料を受け入れると共に、燃料を前記第２の分配マニホールドに分配するようにした請求項１０記載のガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【請求項１２】
さらに、前記燃料供給手段と前記燃料調整弁との間に配置される中間弁を備え、前記中間弁からの燃料を第１の燃料回路と第２の燃料回路とに分け、燃料をそれぞれ第１および第２の燃料調整弁に分配しており、前記第１および第２の燃料調整弁は各々第１および第２の分配マニホールドと流体連通すると共に、燃料をそれぞれ前記第１および第２の分配マニホールドに分配しており、前記第１および第２の分配マニホールドが燃料を一組みの第１および第２の燃料噴射器にそれぞれ分配するようにした請求項６記載のガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【請求項１３】
さらに、前記燃料供給手段と前記燃料調整弁との間に配置される中間弁を備え、前記中間弁からの燃料を第１の燃料回路と第２の燃料回路とに分け、前記第１の燃料回路が第１の分配マニホールドと流体連通すると共に、燃料を前記第１の分配マニホールドに分配する第１の燃料調整弁と流体連通し、前記第２の燃料回路が第２の分配マニホールドと流体連通すると共に、燃料を前記第２の分配マニホールドに分配する第２の燃料調整弁と流体連通しており、前記第１および第２の分配マニホールドが燃料を一組みの第１および第２の燃料噴射器にそれぞれ分配するようにした請求項６記載のガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【請求項１４】
さらに、燃料を分配する分配マニホールドを備え、燃料を一体の燃料調整弁を有する複数の燃料噴射器に分配するようにした請求項６記載のガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【請求項１５】
全ての燃料噴射器が一体の燃料調整弁を備える請求項１４記載のガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【請求項１６】
一組みの第１の燃料噴射器が一体の燃料調整弁を備え、一組みの第２の燃料噴射器が前記分配マニホールドと直接流体連通する請求項１４記載のガスタービン・エンジンの燃料流調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービン・エンジンに供給される燃料を調整する方法および装置に関する。特に、本発明はガスタービン・エンジンにおける弁配置を制御するための装置および方法に向けられる。
【０００２】
なお、本出願は２００８年２月１２日に出願された米国特許出願番号第６１／０２８，１３６号に対する優先権を主張する。この明細書の開示は参照してここにその全体を取り入れる。
【背景技術】
【０００３】
燃焼不安定性はエンジン排出物を低減し、高性能を維持する、ガスタービン燃焼室を設計するときの重要な問題である。燃焼不安定性は、一般には燃焼室内での燃焼プロセスおよび体積エネルギの解放に伴う擾乱の結果として起こる、高い振幅の圧力脈動として理解されている。燃焼不安定性はエンジン性能を低下させ、このときの圧力脈動から生じる振動は燃焼器自身を含む、様々な機器要素を損傷させる原因となる。さらに、燃焼での発熱が音響圧力波の周波数と一致し、圧力波を強めたとき、熱音響不安定性が発生する。
【０００４】
燃焼不安定性を取り除くため過去には受け身の調整方法、たとえば燃料噴射分布パターンを改良する方法、あるいは燃焼室の形状またはその容量を変更する方法が利用されていた。このような調整方法はしばしば高価であり、燃焼性能を制限する。最近では、燃焼不安定性を取り除くため燃焼装置内の圧力を制限する方法を採用したより積極的な調整方法が利用されている。
【０００５】
明細書の開示が参照してここに取り入れられる、コーンウェルらの米国特許出願公開番号第２００７／０１５１２５２号は、たとえば燃焼安定性を増す、ある望ましい周波数で燃料に脈動を与えるように、高い周波数（１０００Ｈｚまで、あるいはそれ以上）で運転する能力を備えた複数の弁配置を開示する。この明細書に説明される弁配置は制御装置から与えられる指令に応じて燃料を調整する回転要素を備える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の弁配置は多様な燃料流動条件に合わせるため多重に配置した弁要素を用いて具体化したものであるが、出願人はこの多重配置の弁要素に頼らない単一の回転弁要素を使用しても具体化できると認識している。
【０００７】
出願人はさらに燃焼安定性を効果的に制御するために脈動弁を利用するのに簡素で、実際に役立ち、しかも比較的安価な手段を使用するのが有利であると認識している。本発明はこれらの要望に対する解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的と利点とは後に続く説明に記載され、それから明らかになる。本発明のさらに別の利点は添付の図面と共に詳細な説明および請求の範囲に特に指摘される方法および装置によって具体化され、得ることができる。
【０００９】
本発明の目的に従って、これらの、そして他の目的を達成するために本発明はガスタービン・エンジンの燃焼安定性制御方法を含む。この方法は次の過程を含む。ガスタービン・エンジンの燃焼不安定性を引き起こす環境および運転条件を決定し、一組みの環境および運転条件のもとで不安定性を緩和するため燃焼不安定性を引き起こす環境および運転条件ならびに燃料変調用脈動周波数に従ってコントローラをプログラムし、ガスタービン・エンジンへの燃料流を調整するためコントローラと接続する、少なくとも１個の環境センサおよびコントローラと接続する、少なくとも１個の燃料調整弁とを準備する過程を含む。このような環境条件はガスタービン・エンジンの燃焼器内またはそれに近い箇所で測定し、あるいは、たとえば高度または酸素濃度レベルのような航空機に取り付けた他のセンサで検出した条件である。たとえば、エンジン製造者は適切な周波数、適切な燃料圧力を保って燃料流を脈動させる方法で、そのとき発生する不安定性を減少し、あるいは取り除くため前もって不安定性を図表化しておき、有効な制御設計を実施する。
【００１０】
本発明の別の態様に従って、ガスタービン・エンジンの燃焼安定性制御方法が提供される。この方法は安定性コントローラで環境および運転条件についての情報を受け取り、燃焼不安定性の可能性が存在するか、否かを決定するためその環境および運転条件を予めプログラムされた情報と比較する過程を含む。この方法はさらに燃焼不安定性の可能性が存在する場合に燃焼不安定性を減少するためそのときの環境条件に合う、最良の燃料変調用周波数および振幅を決定し、燃焼不安定性の可能性が存在する場合に燃焼不安定性を減少するため最良の燃料変調用周波数および振幅に合わせるように、少なくとも１個の燃料調整弁を作動させる過程を含む。
【００１１】
本発明の別の態様に従って、ガスタービン・エンジンの燃焼安定性制御方法が提供される。この方法は安定性コントローラで少なくとも１個のセンサから燃焼圧力波振幅および周波数についての情報を受け取り、過剰な燃焼不安定性が存在するか、否かを決定するため燃焼圧力波振幅および周波数を予めプログラムされたしきい値と比較し、燃焼圧力波振幅を減少するのに必要とされる燃料脈動に合う、最良の燃料変調用周波数および振幅を決定し、燃焼圧力波振幅を減少するため燃料を選択した周波数および振幅で脈動させるように、少なくとも１個の燃料調整弁を作動させる過程を含む。
【００１２】
燃料調整弁が燃料を脈動させる、この選択した周波数は燃料調整弁脈動周波数が燃焼圧力波の周波数と位相を合わせないで圧力振幅しきい値を超える、燃焼圧力波の周波数と実質的に等しくする。本発明の上記態様に従って、それぞれの制御装置は燃焼を許容し得る限界内に制御するため調整の間および／または調整した後も燃焼安定性を監視するように構成され、適応される。この制御装置はさらに、たとえば安定性コントローラに学習および記憶能力を持たせることで、不安定な燃焼条件を検出する間、時間遅れについて補償するように適応させてもよい。
【００１３】
本発明に従う燃料流調整装置は不安定性を遮断するため燃料流を頻繁に脈動させ、燃料脈動の位相を変化することで、燃焼不安定性を緩和するように構成され、適応される。しかしながら、燃料脈動は、好ましくは燃焼圧力波の振幅が小さい場合、あるいは早期に弁要素の摩耗が進むことで、燃焼不安定性を起こさないように、不安定性を防ぐ必要があるときだけ実行することを予め見通す。必要なとき限り燃料流を脈動させる場合でも、本発明に従う方法は不安定性のある圧力波の振幅を最小にするため圧力波に対する燃料脈動の相対位相を調整する過程を含むことができる。
【００１４】
本発明の別の態様に従って、ガスタービン・エンジンの燃料流調整装置はガスタービン・エンジンの燃焼器内の燃焼不安定性を検出する、少なくとも１個の燃焼安定性センサと、この少なくとも１個の燃焼安定性センサからの燃焼安定性データを受け取り、その燃焼安定性データに基づいて制御信号を出力するように構成され、適応される制御ニットとを備える。燃料流調整装置はまた燃料供給手段からの燃料を受け入れ、制御ユニットから与えられる制御信号を受け取るように構成され、適応される、少なくとも１個の燃料調整弁と、少なくとも１個の燃料調整弁から送られる燃料を受け入れ、調整した燃料をガスタービン・エンジンの燃焼器に分配するように構成され、適応される、少なくとも１個の燃料噴射器とを備える。
【００１５】
本発明に従う燃料流調整装置はさらに下記に記載されるような１ないしそれ以上の特徴を備える。燃料調整弁と複数の燃料噴射器との間に燃料調整弁からの燃料を複数の燃料噴射器に分配する分配マニホールドが配置される。さらに、燃料供給手段と燃料調整弁との間に燃料流を少なくとも第１の燃料流と第２の燃料流とに分け、少なくとも第１および第２の燃料回路に向けるように燃料分流弁が配置される。この第１の燃料回路は第１の燃料調整弁と流体連通し、また複数の燃料噴射器の第１の燃料回路に燃料を分配する第１の分配マニホールドと流体連通している。第２の燃料回路は複数の燃料噴射器の第２の燃料回路に燃料を分配する第２の分配マニホールドと流体連通している。第２の燃料回路に第２の燃料調整弁が設けられ、燃料分流弁からの燃料を受け入れ、燃料流を第２の分配マニホールドに分配する。
【００１６】
別の態様に従って、本発明に従う燃料流調整装置はさらに燃料供給手段と燃料調整弁との間に配置される中間弁を備え、中間弁からの燃料を第１の燃料回路と第２の燃料回路とに分け、燃料をそれぞれ第１および第２の燃料調整弁に分配する。第１および第２の燃料調整弁はそれぞれ第１および第２の分配マニホールドと流体連通し、燃料をそれぞれの分配マニホールドに分配する。この第１および第２の分配マニホールドは燃料をそれぞれ第１および第２の燃料噴射器に分配する。
【００１７】
本発明に従う燃料流調整装置は燃料供給手段と燃料調整弁との間に配置される中間弁を備え、中間弁からの燃料を第１の燃料調整弁と流体連通すると共に、第１の分配マニホールドと流体連通している第１の燃料回路と、第２の分配マニホールドと流体連通している第２の燃料回路とに分流する。この第１および第２の分配マニホールドは燃料をそれぞれ第１および第２の燃料噴射器に分配する。
【００１８】
これに代えて、またはこれに付加して、本発明に従う燃料流調整装置は燃料を一体の燃料調整弁を有する複数の燃料噴射器に分配するように構成され、適応される分配マニホールドを備えることができる。望まれるのであれば、全ての燃料噴射器は一体の燃料調整弁を備えることができる。これに代えて、一組の第１の燃料噴射器が一体の燃料調整弁を備え、一組みの第２の燃料噴射器が分配マニホールドと直接流体連通するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は一定した圧力条件のもとで図示するガスタービン・エンジンの典型的な安定燃焼域を示す図である。
【図２】図２は燃焼安定性を制御しない条件のもとで単一のガスタービン・エンジンを運転する場合の振幅および周波数を示す図である。
【図３】図３は本発明に従って燃焼安定性を制御する条件のもとで同じガスタービン・エンジンを運転する場合の振幅および周波数を示す図である。
【図４】図４は周波数５００Ｈｚで発生する標準変調と比較して表わす、変調設計を示す波形図である。
【図５】図５は周波数５００Ｈｚで発生する標準変調と比較して表わす、別の変調設計を示す波形図である。
【図６】図６は燃料制御装置から送られる燃料を燃料調整弁を通して単一の分配マニホールドに供給し、調整した燃料を複数の燃料噴射器に送る、本発明に従う装置の１個の弁配置を示す構成図である。
【図７】図７は燃料を燃料制御装置から一組みの燃料噴射器に供給する、異なる２系統の燃料回路に分配する燃料分流弁が設けられる、本発明に従う装置の弁配置を示す構成図である。
【図８】図８は燃料回路およびパイロット燃料回路の双方を通過する燃料がそれぞれの燃料調整弁を用いて調整される、図７の弁配置の変形例を示す構成図である。
【図９】図９は中間弁が２個の燃料調整弁と共に設けられる、本発明に従う装置の弁配置を示す構成図である。
【図１０】図１０は中間弁が１個の燃料調整弁と共に設けられる、本発明に従う装置の弁配置を示す構成図である。
【図１１】図１１は個別の燃料調整弁が全ての燃料噴射器と組み合わされる、本発明に従う装置の弁配置を示す構成図である。
【図１２】図１２は個別の燃料調整弁が選択した燃料噴射器とだけ組み合わされる、本発明に従う装置の弁配置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２０】
添付図面に具体例が示される、本発明の代表的実施例を参照する。本発明の方法およびそれに対応する過程が本発明に係る装置の詳細な説明と共に記述される。
【００２１】
開ループ制御装置
本発明の一態様に従って、燃焼不安定性を積極的に制御する、開ループ制御が提供される。この態様に従って、これに限られないが、気圧、気温、高度、酸素濃度、燃料圧力、空燃比、燃料量および空気量を含む、環境条件を測定し、そのデータを燃焼安定性制御ユニットに入力する。この燃焼安定性制御ユニットは独立した制御ユニットとして構成してもよく、たとえば全自動デジタル電子制御装置のような他の電子エンジン制御装置と一体に組み合わせてもよい。本態様に従って、下記により詳しく説明されるように、燃焼不安定性を引き起こす既知の条件により燃料流を調整して燃焼安定性を改善するように燃焼安定性制御によって応答を開始する。
【００２２】
図１は一定の圧力のもとでガスタービン・エンジンの安定燃焼を得る典型的な領域を示す。図１から理解できるように、空燃比を空気量と突き合わせることで、与えられた圧力条件での燃焼不安定性の可能性を決定することができる。出願人はガスタービン・エンジン設計および／または製造の後にエンジンが異なる一組みの環境条件のもとでエンジンの正確な燃焼特性を決めるため（物理的に、および／またはコンピュータ・モデルを使用した計算で）仮想的に試験することができると考える。エンジンで燃焼不安定性を引き起こす条件を検出したとき、燃焼安定性制御装置と燃料調整弁とを用いて燃料流調整を開始する。
【００２３】
したがって、燃焼安定性データは本発明に従う開ループ燃焼安定性制御に従って直接必要としない。しかしながら、エンジンの運転特性に関する本発明に従う、より進んだ知識は必要であって、これは安定性コントローラに図表化し、保存しておく。指定の燃焼不安定性のある周波数を妨害するため燃料をある周波数で調整できるように、好ましくは前もって周波数を調べ上げ、既知の値とする。好ましくは、このような周波数は燃焼器の固有振動数と同一でない、ある与えられた一組みの環境および運転条件に合う、不安定な燃焼条件を最も効果的に遮断する周波数である。この後、安定性制御ユニットから与えられる好ましい周波数で運転するように燃料調整弁を制御する。
【００２４】
好ましくは、燃料調整における振幅は燃焼不安定性を異なる別の不安定燃焼に陥らせず、そのときの燃焼不安定性の大きさを減少するように選択する。これは燃料圧力の大きさを変えられる可変燃料調整弁を適切に制御し、あるいは余分の燃料を供給しない定容量燃料調整弁を使用することで達成することができる。
【００２５】
図２および図３は同じ一組み条件のもとで単一のガスタービン・エンジンを運転するという、条件で一つは燃焼安定性制御を実施しないとき（図２）、他の一つは本発明に従い燃焼安定性制御を実施するとき（図３）の典型的な燃焼不安定性の振幅と周波数とを示す。図２に示されるように、周波数２６５Ｈｚでの燃焼不安定性のある圧力振幅は予め決められた振幅しきい値よりも上にある。したがって、本発明に従う燃焼安定性装置は圧力振幅が予め決められたしきい値と等しいか、それよりも低い値に減少するように動作させる。
【００２６】
閉ループ制御装置
本発明の別の態様に従って、本装置は燃焼安定性を維持する閉ループ制御を用いて構成することができる。この態様に従って、燃焼器に動圧センサが設けられる。これに代えて、またはこれに付加して、コーンウェルらの米国特許出願公開番号第２００７／０１１９４７号に説明されるような他のセンサを利用することができる。この明細書の開示は参照してここにその全体を取り入れる。
【００２７】
好ましくは、使用するセンサは燃焼圧力の周波数および振幅の双方を検出することができる。燃焼不安定性の振幅が、たとえば上述した図１および図２に示されるような予め決められたしきい値を超えたとき、本装置に組み込まれた燃料調整弁について与えられた不安定性のある周波数を遮断する別の周波数で脈動させるように制御する。あるいは、これに代えて、不安定性のある周波数はそのまま変えず、位相だけをずらして脈動させるように制御する。
【００２８】
さらに、燃料脈動の振幅は異なった不安定燃焼条件には移行せず、燃焼不安定性を効果的に最小にするように調整することができる。ここに説明される幾つかの実施例に従って、燃料振幅は燃料調整弁で生じた脈動の振幅が燃焼不安定性の低下に比例して減少するように調整する。あるいは、これと反対に、燃焼不安定性が大きくなったときに脈動の振幅を増加させてもよい。コーンウェルらの米国特許出願公開番号第２００７／０１５１２５２号に説明される燃料調整弁は燃料圧力の振幅および周波数を選択できる能力がある。
【００２９】
燃料系統
本発明に従って、燃料調整は、図６ないし図１２を参照して下記に詳しく説明されるように、マニホールド供給式多重燃料噴射器に備えられる個別の燃料調整弁でなし遂げるか、あるいは燃料噴射器に結ぶ１系統回路または多重回路で燃料流を制御するように使用する。本発明に従う装置および方法で使用する弁は単一の振幅調整弁であり、必要であれば、多岐にわたる、または無数の燃料調整幅を有する。本発明で使用できる燃料調整弁の具体例は先に述べたコーンウェルらの米国特許出願公開番号第２００７／０１５１２５２号に説明されている。
【００３０】
図４および図５は周波数５００Ｈｚで発生する標準変調と比較して表わす、２つの変調設計を示す。図４では、実線が平均燃料圧力付近で±１００％燃料圧力を変化させる標準５００Ｈｚ変調を表わす。図示のように、燃料圧力は瞬間的に平均圧力に存在するが、予め決められた時間−この例では０．５ミリ秒の間−最大値と最小値とに留まる。また、平均燃料流量を保ったまま、燃料圧力を予め決められた時間−この例では０．５ミリ秒の間−維持し、その後最大圧力まで上昇した後、平均圧力に戻るという、本発明に従う方向性のない脈動幅変調も示される。この方向性のない変調は最小に向かって択一的に発生し、瞬間的に燃料圧力の振幅を増大しないで圧力を直ちに低下させる。
【００３１】
図５に示されるように、脈動幅変調は本発明に従って燃料圧力を最大値まで上昇させ、最小値まで低下させ、平均圧力を保って予め決められた時間−この例では１．０ミリ秒の間−保持して択一的に二方向性を持たせるように行う。本発明に従う装置および方法は図示した標準変調を含む、上記したいずれかの燃料圧力調整設計を提供する。もちろん、相対的な圧力の大きさ、脈動の持続時間および周波数はそのときのエンジン特性および不安定性のある周波数に応じて前もって選択する。これに代えて、またはこれに付加して、燃焼安定性を制御する間、周波数、振幅および脈動持続時間を補正し、燃料圧力および変調周波数を積極的に調整するためフィードバック制御を実施してもよい。本発明に従う閉ループ制御装置では、燃料調整弁による燃料調整と検出した燃焼不安定性との間の位相シフトを監視し、コントローラが安定性制御装置の圧力振幅を増減するように構成される。
【００３２】
先に述べたように、本発明に従う装置は圧力波の振幅が図２に示されるような予め決められたしきい値を超えたとき、燃焼安定性を制御するために応答するように始動指令を与える。本発明の装置は、開ループ制御では、不安定性のある特定の周波数および振幅が予期できるとき、あるいは、これに代えて、閉ループ制御では、１個ないしそれ以上のセンサでこれを検出したとき、１個ないそれ以上の燃料調整弁が予め決められた時間だけ動作するために始動指令を与えてもよい。その後、燃焼不安定性の存在が決定されたとき、燃料調整弁が別の予め決められた持続時間だけ動作する。これに代えて、この燃料調整弁は安定性の決定を絶えず行い、連続して運転するようにしてもよい。
【００３３】
図６は燃料制御装置からの燃料を燃料調整弁６１２を通して調整し、単一の分配マニホールド６１８を通して複数の燃料噴射器６１０に分配する、本発明に従う装置の弁配置を示す。
【００３４】
図７は燃料制御装置からの燃料を同じ一組みのパイロット燃料噴射器７１０にそれぞれの経路を通して供給する、異なる２つの燃料回路に分けるために分流弁７０１が設けられる、本発明に従う装置の代替的な弁配置を示す。１つの燃料回路は燃料をパイロット燃料噴射器７１０の１系統の燃料回路（たとえば、主燃料回路）に分配マニホールド７１８によって直接供給する。他の１つの燃料回路は燃料を別の分配マニホールド６１８に供給する燃料調整弁６１２を備える。この燃料調整弁６１２はパイロット燃料回路のような燃料噴射器７１０の第２の燃料回路に燃料を供給する。
【００３５】
図８は主燃料およびパイロット燃料回路を通過する双方の燃料をそれぞれの燃料調整弁８１２、８９２を用いて調整する、図７に示される弁配置の変形例を示す。燃料調整弁８１２、８９２は主燃料およびパイロット燃料回路のような一組みの燃料噴射器７１０の燃料回路に燃料を供給する分配マニホールド７１８、６１８に対してそれぞれ燃料を供給する。
【００３６】
図９および図１０はさらに本発明に従う弁配置を示す。この弁配置では、１ないしそれ以上の燃料調整弁と直列に配置する中間弁９０１が設けられる。これに代えて、同じ能力を備えるように中間弁と調整弁とを一体に組み合わせてもよい。図９に示されるように、それぞれ分配マニホールド６１８、７１８を設け、燃料を独立した燃料調整弁８１２、８９２を通して一組みの燃料噴射器６１０に分配する。この配置によれば、異なる一組みの燃料噴射器について単独に制御することができる。これに代えて、２系統の燃料回路のそれぞれに独立した中間弁を設け、これらの燃料回路に組み合わせる燃料噴射器６１０を相手燃料噴射器から切り離すようにしてもよい。図１０に示されるように、一組みの燃料噴射器に燃料調整および安定性制御能力を持たせるため１個の燃料調整弁８９２だけを利用することができる。
【００３７】
図１１および図１２は個別の燃料調整弁１１１２を選択した唯一の燃料噴射器１１１０と組み合わせ、あるいはこれに代えて、全部の燃料噴射器１１１０と組み合わせる、本発明に従う弁配置を示す。燃料調整弁１１１２は燃料噴射器１１１０の本体部分に組み込むか、あるいは燃料管を用いて燃料噴射器に接続する。図１１に示されるように、燃料調整弁１１１２は個別に各燃料噴射器１１１０に組み合わせる。図１２に示されるように、燃料調整弁１１１２は一定の燃料噴射器とだけ組み合わせ、他の燃料噴射器とは組み合わせない。しかしながら、中間弁については図１１および図１２の装置のいずれかの点に配置することが可能で、燃料調整弁１１１２が燃料準備機能を与えるために具体化されると理解すべきである。
【００３８】
上述のように、そして図面に示されるように、本発明の方法および装置はガスタービン・エンジンに適する多様な働きをもたらし、健全な燃料調整および安定性制御を提供する。当業者が本発明の本質と範囲とから離れることなく、本発明の方法および装置について多様な変更および変形をなし得ることは明らかである。
【符号の説明】
【００３９】
６１０、７１０、１１１０…  燃料噴射器
６１２、８１２、８９２、１１１２…  燃料調整弁
６１８、７１８…  分配マニホールド
７０１…  分流弁
９０１…  中間弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
2009191846000001.pdf