JPH02140431A - エンジン回転速度制御装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、航空機のエンジン制御装置に関するもので
、特に複数のエンジンのエンジン回転を同期させるため
の装置に関するものである。

［従来の技術及び問題点］ 従来より、複数のエンジンを持つ航空機の各エンジンの
回転速度を一致させるように制御する種々のエンジン制
御装置が知られている。これらの装置では、各エンジン
の特定のスプールの回転を複数のエンジン間において同
一に維持して振動及び機内の騒音を低減するような同期
制御が行われている。この種の振動及び機内騒音は、エ
ンジン、プロペラ等の非同期回転に起因して引き起こさ
れるもので、エンジン又はプロペラの非同期回転によっ
て生じる周期的な気流の乱れが空気及び航空機の構造材
を通じて機体に伝達されて発生するものである。

従来技術におけるエンジン回転同期装置では、所定のマ
スターエンジンの回転にスレーブエンジンの回転を制御
させる、所謂マスター／スレーブ制御が一般に用いられ
ている。このマスター／スレーブ制御においては、各ス
レーブエンジンの特定のスプール又はロータの回転速度
を、マスターエンジンの対応するスプール又はロータの
回転速度に一致させるようにして、各エンジン間の同期
制御が行われている。各スレーブエンジンについて検出
されるエンジン回転速度は、マスターエンジンの検出回
転速度と比較され、回転速度差が算出され、スレーブエ
ンノンの回転速度がマスターエンジンの回転速度との差
を減少するように制御される。このため。必要に応じて
、各エンジンに対する燃料供給量が制御される。

マスター／スレーブ制御を用いたエンジン回転速度制御
は、接続便、ビジネス飛行便等に用いられる小型航空機
の製造者には、使用可能なものとなっているが、旅客輸
送用の大型航空機を製造する製造者では、このマスター
／スレーブ制御の使用は困難なものとなっている。即ち
、マスター／スレーブ制御においては各エンジンの相互
の連関が大きく、マスターエンジンが故障して出力が低
下した場合に、スレーブエンジンの出力もこれにつれて
低下してしまい、航行に支障をきたす恐れが有るためで
ある。通常、マスター／スレーブ制御における各エンジ
ン間における連関制御の範囲は、通常±４％の範囲の限
られた範囲に制限されているが、この制限された範囲の
出力低下も、アプローチ時、着陸時等の飛行状態では、
非常に危険なものとなる。

従って、この種のエンジン制御においては、エンジン間
の同期制御を行いつつ、マスターエンジンとスレーブエ
ンジンとの間の相互依存性を希釈することが望ましいと
考えられている。

そこで、本発明の目的は、マスターエンジン及びスレー
ブエンジンの回転速度制御とは独立して設定される同期
基準回転速度を用いることによってマスターエンジンと
スレーブエンジンの相互依存の必要性をなくするように
したエンジン制御装置位を提供しようとするものである
。

上記及び上記以外の目的を達成するために、本発明の構
成によれば、各エンジンにそれぞれエンジン速度制御ロ
ジック部と速度制御ループ部を持つエンジン制御装置が
設けられており、前記エンジン速度制御ロジック＋１＜
は検出されるエンジン運転状態データに基づき予じめ設
定されたアルゴリズムに従ってエンジン速度制御信号を
発生し、前記エンジン制御ループ部は前記エンジン速度
制御信号に応じて燃料制御信号を発生するように構成さ
れており、さらに前記燃料制御信号に応じてエンジンへ
の燃料供給量を制御する燃料制御装置が設けられている
複数エンノンを持つ航空機のエンジン制御装置であって
、エンジン速度制御アルゴリズムを記憶した弔−の記憶
装置を持ち、検出されたエンジン制御用航行データに応
じて各エンジンに共通の同期基準信号を発生する同期基
準信号発生ユニットと、それぞれが各エンジン制御装置
に対応し、前記エンジン速度制御ロジック部と速度制御
ループ部の間に接続され手動入力に応じてエンジン制御
信号と前記同期基準信号を選択的に前記速度制御ロジッ
ク部に入力するスイッチ手段とを設けたことを特徴とす
る複数のエンジンを持つ航空機のエンジン回転同期装置
が、提供される。

［作　　用］ 上記の構成において、同期基準信号発生装置は、各エン
ジンのエンジン制御アルゴリズムと同一のアルゴリズム
を用い、さらにエンジン制御に用いる制御パラメータを
用いて同期基準信号を演算する。パイロットは各エンジ
ンのエンジン制御装置で演算されるエンジン回転速度制
御信号とこの同期基準信号を選択しながら各エンジンの
回転速度を同期させる。

［実　施　例］ 以下に、本発明の好適実施例によるエンジン制御装置を
添付する図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の好適実施例によるエンジン制御装置
１０を適用した航空機の概略の構成を図式的に示したも
ので、この航空機１１には後部にガスタービンエンジン
等のエンジン１２．１４が搭載されている。エンジン制
御装置ＩＯは、同期基準信号発生装置（ＳＲＵ）１８を
有している。

この同期基準信号発生装置１８は、信号線１８Ａを介し
て電子スイッチ装置１９．２０に接続されている。第１
図においては説明の便宜上、それぞれのエンジン１２．
１４に対応する電子スイッチ装置１９．２０は、各エン
ジン内の位置に示されている。しかしながら、実際上は
、これらのスイッチ装置１９．２０は機体内の空間に適
宜配設されるもので、図示の位置は単に装置と対応する
エンジンの関係を明確にするために図示の配置としたも
のである。各エンジンにはエンジン回転速度制御ロジッ
ク部（ＳＲＬ）２１，２２と回転速度制御ループ部（Ｓ
ＧＬ）２３．２４とを持つエンジン電子制御装置（ＥＥ
Ｃ）が設けられている。電子スイッチ１９．２０は、エ
ンジン電子制御装置のエンジン回転速度制御ロジック部
２１．２２と回転速度制御ループ部２３．２４の間に配
設されている。

各エンジン電子制御装置（ＥＦ：Ｃ）は、航空機のエン
ジンの制御装置として従来より周知の構成となっている
。従って、このエンジン電子制御装置の構成の詳細な説
明は、割愛し、本発明のエンジン回転速度同期装置の構
成及び動作の説明に関して関連する構成要素のみを、以
下において説明するらのとする。

同期基準信号発生装置１８とエンジン電子制御装置（Ｅ
ＥＣ）のエンジン回転速度制御ロジック１１２１．２２
には、航空機に付設された各種のデータセンサ３０の航
行状態を示すデータ信号が入力されるデータ入力装置（
ＤＡＵ）２８の入力データの内の選択されたデータが、
データバス２６を介して入力される。また、同期基準信
号発生装置１８とエンジン電子制御装置（ＥＥＣ）のエ
ンジン回転速度制御ロジック部２１．２２には、スロッ
トルレバー位置（ＴＬＡ）データが、操縦室の制御コン
ソール３４より信号線２６を介して入力される。第３図
に関して後述するエンジン電子制御装置（ＥＥＣ）の回
転速度制御ループ部２３．２４は、各エンジン１２．１
４の燃料制御ユニット（ＥＣＵ）を制御する燃料制御信
号を発生する。

周知のように、回転速度を同期させるエンジンスプール
のスプール軸の回転速度は、通常スプール軸に設けるギ
ア歯の回転を検出する近接センサで構成したタコメータ
を用いて検出されている。

スプール軸に形成したギア歯は、多くの場合動力伝達機
構のギアトレインの一部を構成しているため、ギア回転
速度に周期変動が生じる恐れがある。

このため、好ましくは、専用のギア歯付きのディスク又
はホイルをスプール軸に付設して、軸回転速度の検出精
度を向上する。なお、タコメータによって発生される検
出信号は、パルス列信号の形で出力され、軸の一回転当
たり所定個数（Ｎ個）のパルスが発生ずるように構成さ
れている。通常、軸−回転当たりのパルス数は、制御す
るエンジンに１５乃至６０個に設定される。

第２図は、第１図のエンジン１２．１４として用いるの
に適した二軸クーボッアンエンジン３５の構成の概略を
示している。図示のエンジンは、低圧タービン３８によ
って低速シャフト３７を介して駆動される低圧コンプレ
ッサ３６と、高圧タービン４１によって高速シャフト４
０を介して駆動される高圧コンプレッサ３９とを打して
いる。

両シャフトの回転速度（Ｎ、、Ｎ、）を検出することは
可能であるが、低速シャフト３７の振動は高速シャフト
４０の振動に対して大きいので、この回転を同期させる
ために、低速シャフトの回転速度を検出するのが一般的
となっている。そこで、上記の第１図の説明における、
回転速度を検出する特定のスプール軸は、低速ノヤフト
である。タコメータ４２は低速シャフト３７に形成した
ギア歯を検出して検出回転速度信号を発生する。タコメ
ータ４２が出力する回転速度信号のパルス周波数（Ｐ　
ＲＦ　）はタービンブレードの回転速度と直接比例関係
となっており、 パルス　　　回転数　　　秒 第２Ａ図の（ａ）、（ｂ）にはタコメータ４２の回転速
度信号の出力波形４３とエンジン電子制御装置又は同期
基準信号発生装置１８の回転速度制御信号の波形４４が
示されている。第２Ａ図に示す回転速度信号波形４３に
はパルス４３Ａ−４３０が示されており、一方回転速度
制御信号の信号波形４４にはパルス４４Δ−４４Ｃが示
されている。これらのパルス４３Ａ−４３Ｃ及び４４Ａ
４４Ｇのパルス間隔４３１）、４４Ｄはタコメータ４２
の低速シャフト３７（スプール軸）の回転速度と回転速
度制御信号の回転速度制御値（ＲＰＭ）示している。

第３図は、上記第１図のエンジン電子制御装置１０の各
要素を示すブロック図である。以下の説明において、第
１図のエンジン１２．１４は説明の便宜上第一のエンジ
ン（１２）と第二のエンジン（１４）と呼ぶこととする
。

同期基準信号発生装置１８は、第一のエンジン１２に対
応する第一の基準回転速度発生ユニット４６と、第二の
エンジン１４に対応する第二の基や回転速度発生ユニッ
ト４７を有している。第−及び第二の基準回転速度発生
ユニット４６．４７は、それぞれ対応する第−及び第二
のエンジン１２．１４の第−及び第二の目標回転速度を
演算する。この第−及び第二の目標回転速度は、第−及
び第二のエンジンのそれぞれに航空機の検出される航行
状態及びスロットルレバー位２　（Ｔ　Ｌ　Ａ　）に応
じて決定される。なお、上記の第−及び第二の目標回転
速度の演算に用いられる航空機の航行状態を示す検出デ
ータと、演算プログラムで用いるアルゴリズムは、エン
ジン電子制御装置のエンジン回転速度制御ロジック部２
１．２２でエンジン回転速度制御信号の演算に用いるも
のと同一のものである。

エンジン電子制御装置のエンジン回転速度制御ロジック
部２１，２２及び第−及び第二の基準回転速度発生ユニ
ット４６．４７で実際に制御パラメータとして用いられ
る航空機の航行状態データはエンジンの形式等に応じて
異なるものである。

この航行状態データには、スロットルレバー位置（ＴＬ
Ａ）データ、要求エンジン回転速度データ、エンジン運
転状態データ、離陸モード、上昇モード、巡航モード等
の航行モードデータ等のデータが含まれ、さらに、航空
機の航行速度（Ｍ＃）、外気圧力（Ｐｏ）、気温（Ｔｏ
）等が含まれる。なお、第３図においては、第−及び第
二の基準回転速度発生ユニット４６．４７にはそれぞれ
信号線３２Δ、３２Ｂを通じてスロットルレバー位置（
ＴＬ　Ａ　）信号ＴＬΔ１、Ｔ　ＬΔ、が入力される。

各個の基準回転速度発生ユニット４６．４７の発生する
第−及び第二の基準回転速度信号は主に信号間の公差と
スロットルレバー位置（ＴＬＡ）に応じて異なる値とな
る。そこで両エンジンに共通の同期基め回転速度を算出
するために、第−及び第二の基準回転速度か組み合わせ
られる。好適実施例においては、共通の同期基準回転速
度としては、第−及び第二の基準回転速度信号値の平均
値が用いられる。しかしながら、同期基準回転速度を得
るための第−及び第二の基準回転速度信号の組み合わせ
方法は、上記した平均値を用いるものに限定されるもの
ではなく、例えば、必要に応じて最大値又は最小値を用
いる等の方法を用いることが出来るものである。

第３図において、第−及び第二の基準回転速度発生ユニ
ット４６．４７によって演算された第−及び第二の基準
回転速度信号は、平均値回路４８に入力される。平均値
回路４８は、第−及び第二の基準回転速度信号の平均値
を演算する。この平均値回路４８の出力信号値は、同期
基準回転速度を示すもので、これが第−及び第二のエン
ジンに与えられた場合に、両エンジンによって発生され
る合計の推力が各エンジンについて演算された基準回転
速度を対応するエンジンに与えた場合に得られる推力の
合計と略一致する値となる。

平均値回路４８の出力は、ディジタル／周波数変換回路
５０に入力される。ディジタル／周波数変換回路５０は
、平均値回路４８の出力によって示される平均基や回転
速度に応じた一回転毎に発生されるパルス数に対応する
所定個数（Ｎ個）のパルスを持ち、エンジン回転速度制
御信号に応じたＮ番目のギア歯の回転周期に対応するパ
ルス周期を持つパルス信号を出力する。ディジタル／周
波数変換回路５０の出力パルス列信号は、波形成形回路
５２で波形成形され、同期基準回転速度信号として、信
号線１８Ａを介して電子スイッチ■９．２０に転送され
る。

各電子スイッチ１９．２０は、第一の入力端子に前記し
た同期基準回転速度信号を入力される。

各電子スイッチ１９．２０は第二の入力端子を有してお
り、エンジン電子制御装置５２．５３のエンジン回転速
度制御ロジック部２１．２２で発生されるエンジン回転
速度制御信号が入力される。

許容公差の範囲において、各エンジン回転速度制御ロジ
ック部２１，２２によって出力されるエンジン回転速度
制御信号の信号値と、それぞれ対応する第−及び第二の
基準回転速度発生ユニット４６及び４７によって出力さ
れる第−及び第二の基準回転速度信号の信号値は、双方
が同一の入力データを使用し、同一のアルゴリズムで演
算を行っているので、一致した値となる。エンジン回転
速度制御信号のフォーマットは、それぞれ対応する第−
及び第二の基準回転速度信号と同じに設定されており、
両エンジン回転速度制御信号の組み合わせ（本実施例で
は平均値）は、同期基準回転速度信号の信号値と、許容
公差の範囲で一致する。

スイッチ１９．２０は、周知の双投電子スイッチで構成
されている。各スイッチ１９．２０にはゲート５８．６
０が設けられている。このゲート（Ｅ）５８．６０には
、信号線６２を介してパイロットによって手動操作され
る選択スイッチより同期コマンド（Ｓ　ＲＵ　　Ｅ　Ｎ
　Ａ　Ｂ　Ｌ、　Ｅ　）が入力される。ゲート５８．６
０は、同期コマンドによって解放（導通）状態となり同
期基準信号発生装置１８より信号線２０を通って入力さ
れる同期回転速度信号を信号線６６．６８を介して対応
するエンジン電子制御装置５２．５３の回転速度制御ル
ープ部２３．２４に出力する。一方、同期コマンドがゲ
ートに入力されていない状態では、ゲート５８．６０が
閉（非導通）となり、エンジン回転速度制御ロジック部
２１，２２より信号線５４．５６を介してスイッチ１９
．２０に入力されるエンジン回転速度制御信号が、回転
速度制御ループ部２３．２４に出力される。通常、同期
コマンドは継続的にゲート５８．６０に供給されて、ゲ
ートを解放状態に維持するが、航空機システムの異常が
検出されて、自己診断システムが起動した場合には自動
的に同期運転を解除する。

さらに、回転速度制御ループ部２３．２４には、スイッ
チ１９．２０で選択された同期基準回転速度信号又はエ
ンジン回転速度制御信号とともに、エンジン１２．１４
に設けられたタコメータ４２Ａ、４２Ｉ３からの実エン
ジン回転速度信号が入力される。各回転速度制御ループ
部２３．２４では、スイッチ１９．２０より入力された
同期基準回転速度信号又はエンジン回転速度制御信号の
制御信号と、実回転速度信号を比較して、速度差信号を
発生する。回転速度制御ループ部２３．２４は、それぞ
れ、速度差信号に基づいて燃料制御信号（Ｗｒ）を発生
し、この燃料制御信号をパスライン７４．７６を介して
各対応するエンジンの燃料制御ユニット（ＦＣＵ）に出
力する。各燃料制御ユニットは、この燃料制御信号に基
づいて、速度差を減少するように燃料の供給！ｉをコ４
整してエンジン回転速度を制御する。

なお、本発明は上記の好適実施例に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した要件を満足するいかな
る構成をも包含するものである。

［効　　果］ 上記のように本発明の構成によれば、共通の同期基準回
転信号を用いて複数のエンジンの回転速度を制御するよ
うにして、マスター／スレーブ制御における各エンジン
間の相互連関を希釈して重連した従来のマスター／スレ
ーブ制御における問題点を解消することが出来る。

また、本発明の装置によれば、同期制御に異常が生じた
場合、又は、例えば複数エンジンの内の一つに極端な出
力低下が生じる等の異常が生じた場合等においては、同
期制御を解除出来るように構成しており、冗長システム
、自己診断システムを装備したのと同等の信頼性を発揮
することが出来るものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適実施例によるエンジン制御装置
を用いた航空機を図式的に示す図、第２図は、第１図の
航空機に使用されるエンジンの一例をしめず断面図、 第２Ａ図は、エンジン回転速度検出信号とエンジン回転
速度制御信号の波形図、及び 第３図は、本発明の好適実施例によるエンジン制御装置
のブロック図である。 Ｉ８・・同期基堕信号発生装置 １９．２０・・・電子スイッチ ２１．２２・・・エンジン回転速度制御ロジック部２３
．２４・・・回転速度制御ループ部４２・・・タコメー
タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （ I ）各エンジンにそれぞれエンジン速度制御ロジッ
   ク部と速度制御ループ部を持つエンジン制御装置が設け
   られており、前記エンジン速度制御ロジック部は検出さ
   れるエンジン運転状態データに基づき予じめ設定された
   アルゴリズムに従ってエンジン速度制御信号を発生し、
   前記エンジン制御ループ部は前記エンジン速度制御信号
   に応じて燃料制御信号を発生するように構成されており
   、さらに前記燃料制御信号に応じてエンジンへの燃料供
   給量を制御する燃料制御装置が設けられている複数エン
   ジンを持つ航空機のエンジン制御装置であって、エンジ
   ン速度制御アルゴリズムを記憶した単一の記憶装置を持
   ち、検出されたエンジン制御用航行データに応じて各エ
   ンジンに共通の同期基準信号を発生する同期基準信号発
   生ユニットと、それぞれが各エンジン制御装置に対応し
   、前記エンジン速度制御ロジック部と速度制御ループ部
   の間に接続され手動入力に応じてエンジン制御信号と前
   記同期基準信号を選択的に前記速度制御ロジック部に入
   力するスイッチ手段とを設けたことを特徴とする複数の
   エンジンを持つ航空機のエンジン回転同期装置。