[發明專利]關于燃料系統的計量流量的直接反饋

在審

• 申請號: 201980082121.6
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN113167176A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 邁克爾·哈恩
• 申請（專利權）人: 伍德沃德有限公司
• 主分類號: F02C7/232
• 分類號: F02C7/232;F02C7/22;F02C9/26;F02D41/30;G05D7/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 劉瑞賢

本公開描述了一種用于發動機的燃料系統。該燃料系統包括燃料計量閥、流量測量系統以及與燃料計量閥和流量測量系統通信的控制器。燃料計量閥可操作以基于燃料計量閥的沖程來計量燃料的流率。流量測量系統被配置為以大于20Hz的帶寬測量離開燃料系統的燃料的質量流率。控制器被配置為基于由流量測量系統測量的燃料的質量流率來動態地調整燃料測量系統的沖程以改變燃料的流率。

技術領域

本公開涉及用于飛機渦輪發動機的燃料系統，并且尤其是包括關于測量和計量的燃料質量流率的直接反饋的系統。

背景技術

用于燃氣渦輪發動機的燃料系統或燃料計量單元(“FMU”)通常包括燃料源和一個或多個泵以將加壓燃料遞送到發動機的燃燒室部。具體地，燃料源向其上具有噴嘴的歧管提供加壓燃料，并且這些噴嘴將燃料排放到燃燒室中。燃料系統通常包括：泵下游的計量閥，其調節到燃燒室部的燃料流量；以及旁通燃料管路，用于將燃料從泵與計量閥之間的位置再循環到泵上游的位置。典型的燃料系統還包括旁通燃料管路中的壓力調節旁通閥，其通過控制流過旁通燃料管路的燃料來維持跨計量閥的固定壓差。

確定通過燃料系統的燃料流量的常用方法包括使用計量閥的位置(也稱為計量閥沖程)，通過參考具體計量閥位置值的已知燃料流率來確定相關聯的燃料流量。燃料流量的估計可以基于跨具有已知面積的計量窗口的閥的幾乎恒定的壓力調節來執行。然而，如果離開FMU用于噴嘴的燃料的排放壓力迅速變化(例如，噴嘴入口壓力迅速下降)，則在該排放壓力變化的發生與旁通閥操作以調節流量并且因此跨計量閥的壓力以校正排放壓力變化之間通常存在滯后。

這種系統的架構如圖1所示。FMU使用查找表1，該查找表1將燃料流量和壓力與計量閥的窗口相關聯。基于查找表1，系統可以根據計量燃料的期望流率(Wf)估計計量閥中窗口的期望尺寸。基于該估計，計量閥的位置指令(V/Vcmd)被發送到求和接頭2。求和接頭2還經由連接到計量閥(解調器動態3)的線性可變差動變壓器(“LVDT”)接收關于計量閥的實際測量位置或沖程的信息。求和接頭2確定指令位置與測量位置之間是否存在差異或誤差。如果存在誤差，比例積分微分(“PID”)控制4發送控制信號(電流)，該控制信號(電流)命令伺服器將計量閥移動到正確的位置(伺服閥動態5和致動器集成6)直到誤差實際上為零。在調節計量閥沖程之后，響應于計量閥沖程的變化(例如旁通閥動態、下游噴嘴動態等)發生燃料系統動態7。系統也可能存在外源干擾。離開系統的計量流量受燃料系統動態和外源干擾的影響。因此，圖1的系統測量計量閥的位置，但不測量實際計量流量。計量流量僅根據關于計量閥沖程和查找表的信息來估算。

通過將這樣的系統與本申請的其余部分中參考附圖闡述的本公開的一些方面進行比較，常規和傳統方法的進一步限制和缺點對于本領域技術人員將變得顯而易見。

發明內容

本技術的某些方面提供了一種用于渦輪發動機的燃料系統的計量燃料流量反饋系統。該計量燃料流量反饋系統包括燃料計量閥、流量測量系統以及與燃料計量閥和流量測量系統通信的控制器。燃料計量閥可操作以基于燃料計量閥的沖程來計量燃料的流率。流量測量系統被配置為以大于20Hz的帶寬測量離開燃料系統的燃料的質量流率。控制器被配置為基于由流量測量系統測量的燃料的質量流率來動態地調整燃料計量閥的沖程以控制由燃料計量閥計量的流率并且抑制燃料系統中的干擾。

流量測量系統可以包括流量傳感閥。流量傳感閥可以包括線性可變差動變壓器，該線性可變差動變壓器將流量傳感閥中的活塞的位置傳送到控制器。活塞的位置可以與質量流率直接相對應。流量測量系統可以包括流量計。流量計可以是超聲波流量計、渦輪流量計、目標流量計、光學流量計和科里奧利(Coriolis)流量計中的至少一種。

燃料計量閥可以連接到線性可變差動變壓器，該線性可變差動變壓器將關于燃料計量閥中的活塞的位置的信息傳送到控制器。計量燃料流量反饋系統可以包括與操作燃料計量閥的控制器通信的電液伺服閥。控制器可以被配置為至少部分地基于與活塞相關的信息經由電液伺服閥來調整燃料計量閥的沖程。