一种带计量控制功能的智能燃油泵制造技术

本发明专利技术公开了一种带计量控制功能的智能燃油泵，它包括：智能控制单元、伺服电机、齿轮泵、压差扫描测量装置、压差传感器、油路选择控制阀，其中压差扫描测量装置位于齿轮泵的出口，根据流量范围选通流通面积合适的节流口，在保证较低压差的同时具有较高的流量测量灵敏度，智能控制单元将压差换算为实时流量，根据期望流量和实时流量的偏差控制伺服电机的转速，从而使齿轮泵泵出所需的燃油量，油路选择控制阀用于选通燃油喷嘴的主副油路，满足发动机起动过程较少流量的供油需求。本发明专利技术可实现按需供油，具有计量精度高、压力损失小、结构紧凑、使用便捷等优点，可以方便地用于航空发动机及燃气轮机的燃油控制。

An intelligent fuel pump with measurement control function

The invention discloses a measurement control function of intelligent fuel pump, which comprises: an intelligent control unit, servo motor, gear pump, pressure differential scanning measurement device, a pressure difference sensor, circuit selection control valve, the pressure differential scanning measurement device in the gear pump outlet, according to the flow range gated throttle flow area right in the mouth, to ensure the flow measurement sensitivity with low pressure difference and high, the intelligent control unit will pressure conversion for real-time traffic, according to the deviation of expectations and real-time traffic flow control servo motor speed, so that the gear pump out the required amount of fuel oil, the choice of control valve for main and auxiliary fuel. Through the fuel nozzle, meet the engine starting fuel demand less process flow. The invention can realize on-demand oil supply, and has the advantages of high measuring accuracy, small pressure loss, compact structure and convenient operation, etc., and can be conveniently used for fuel control of aero engines and gas turbines.

【技术实现步骤摘要】
一种带计量控制功能的智能燃油泵
本专利技术属于航空发动机燃油控制系统领域，主要涉及一种基于电动泵的燃油计量方法。具体地说是一种带智能控制功能的电动泵，可以按需实时输出流量精确的燃油，适用于航空发动机、燃气轮机的燃烧室供油等需要精确供油的场合。
技术介绍
航空发动机和燃气轮机通过燃油燃烧，产生热焓推动涡轮做功或从尾喷管喷出高速气流获得推力。因此，对于航空发动机和燃气轮机来说，主要的控制手段就是通过调节进入燃油喷嘴的燃油量。发动机的工作状态不一样，其所需的燃油量也不一样。如何高效、精确地实现燃油量调节，是航空发动机和燃气轮机控制中主要的问题。现有的航空发动机和燃气轮机一般采取泵后回油的调节方式，具体为利用计量活门(FMU)、压差活门、回油活门(FRV)构成的燃油调节系统，压差活门保证计量活门前后的压差维持在一个恒定的值，燃油泵输出的多余的燃油量通过回油活门返回到泵的进口处，实际燃油量由计量活门的开度控制。这种泵后回油调节方式造成很大的动力损失。此外，回油调节的供油方式还存在结构复杂，重量大，成本高等缺点。针对这一系列的问题，专利号CN201310614184.6提出了一种基于电动泵的燃气轮机燃油计量方法。该专利提出利用节流装置的面积和进出口压差计算燃油流量，利用限压装置控制节流装置的进出口压差，以实现燃油的精确供给。但是该专利提出的这种方式节流面积一定，燃油流量较小时，存在压差过小不易测量的问题，燃油流量较大时，存在压损过大的问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提出一种带计量控制功能的智能燃油泵，利用压差扫描测量装置获得燃油流量引起的压差，在需要多路测量时，采用分时扫描的方法获得燃油流量引起的压差，采用智能控制单元换算为流量，进而对电机进行控制，可以精确地实现按需供油，具有计量精度高、压力损失小、结构紧凑、使用便捷等优点。技术方案：一种带计量控制功能的智能燃油泵，包括智能控制单元、伺服电机、齿轮泵、带节流孔的计量段组、压差传感器，压差扫描测量切换阀组和油路选择控制阀组，所述压差扫描测量切换阀组包括N个压差扫描测量切换阀，所述油路选择控制阀组包括N个油路选择控制阀，所述带节流孔的计量段组包括N个带节流孔的计量段，N为大于1的自然数，所述齿轮泵、带节流孔的计量段组和油路选择控制阀组依次连接，所述齿轮泵泵出燃油输送给带节流孔的计量段组，经过带节流孔的计量段组后的燃油通过油路选择控制阀组，流入发动机的主副燃油喷嘴；所述伺服电机与齿轮泵连接，用于驱动所述齿轮泵；所述压差传感器用于测量燃油流过带节流孔的计量段组中被油路选择控制阀选通的带节流孔的计量段前后的压力差，并将压力差反馈至智能控制单元；所述压差扫描测量切换阀组连接所述压差传感器和带节流孔的计量段组，受智能控制单元控制，连通压差传感器和被选通的带节流孔的计量段；所述油路选择控制阀组通过智能单元控制单元控制油路选择控制阀的开通，根据流量需求信号选择油路，使燃油流入发动机的主副燃油喷嘴；所述智能控制单元用于接受输入的流量需求信号与压差传感器反馈的压差信号，经过计算得到电机控制信号和油路选择信号，分别控制伺服电机转速和对应流量的油路选择控制阀的导通；并根据当前选择的油路，控制压差扫描切换阀组选通对应的压差扫描切换阀。进一步地，所述智能控制单元中的流量计算模块接收压差传感器输入的压差信号，并根据压差扫描切换模块反馈的流道选择信号，基于事先标定的对应计量段的压差流量关系，通过流量计算程序，并根据压差扫描测量切换阀的选通信息，将当前压差换算为当前流量Q，与外部输入的流量需求Qr比较后，得到流量偏差ΔQ；ΔQ由流量控制模块计算得到电机转速需求nr，由电机控制模块控制伺服电机的实际转速为nr。进一步地，所述带节流孔的计量段组中多路计量段可选通，智能控制单元分时选通压差扫描测量切换阀组中对应与所选通计量段的阀，即在不同时刻选通不同的单个压差扫描测量阀，以测量一路压差，在短时间内扫描测量每一路压差，以获得这段时间内的每一路流量压差信息，测量每一条油路的流量信息，同时总流量等于被选通的所有通路的流量和。进一步地，所述油路选择控制阀组中可导通多个油路选择控制阀以选通燃油喷嘴的多个油路，多个油路可以是主副油路，满足发动机起动过程较少燃油流量的供油需求和正常工作时较大燃油流量的供油需求，使发动机的燃油调节更加便捷。进一步地，所述智能控制单元中包括流量计算模块，对带节流孔的计量段组中不同计量段的压差和流量关系进行事先标定，形成压差和流量的拟合关系有益效果：本专利技术所述的带计量控制功能的智能燃油泵，可直接应用于航空发动机和燃气轮机燃油系统，亦可用于其他按流量给定的需要精确供油的场合，采用智能控制单元，选通满足所需压差的带节流孔的计量段，可以保证低压差，高精度地测量。在有多路计量段被选通时，智能控制单元分时选通压差扫描测量切换阀组中对应的压差扫描测量切换阀，保证压差的有效测量，本专利技术可实现按需供油，具有计量精度高、压力损失小、结构紧凑、使用便捷等优点，用于航空发动机和燃气轮机燃油系统中，能够使系统兼顾可靠性、重量、成本与复杂程度，显著提高燃油系统乃至航空发动机和燃气轮机的整体性能。附图说明图1为本专利技术带计量控制功能的智能燃油泵的流程图，图2为本专利技术带计量控制功能的智能燃油泵的智能控制单元的电路流程图；图3为本专利技术带计量控制功能的智能燃油泵的控制原理框图；图4为本专利技术带计量控制功能的智能燃油泵的压差扫描测量切换阀组的原理图；图5为本专利技术带计量控制功能的智能燃油泵的带节流孔的测量段组流道面积与压降关系图。其中，1为智能控制单元，2为伺服电机，3为齿轮，4为带节流孔的计量段组，5为压差传感器，6为压差扫描测量切换阀组，7为油路选择控制阀。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示为带计量控制功能的智能燃油泵，包括：智能控制单元1、伺服电机2、齿轮泵3、带节流孔的计量段组4、压差传感器5、压差扫描测量切换阀组6和油路选择控制阀组7。图1中，细箭头代表电气或扭矩、转速等非液压信号通路，粗箭头代表液压或流体通路。带节流孔的计量段组4，装有压差传感器5，压差传感器和计量段通过压差扫描测量切换阀组6连接，压差扫描测量切换阀组受智能控制单元控制，可以使压差传感器和某一路计量段接通，以测量该路计量段的压差；不同路计量段的节流孔面积不同，因此可以大范围测量不同流量下的压差，且压力损失较低。可以分别满足不同流量时，保证低压差的情况下，压差传感器的测量精度；压差传感器测量计量段流道两端压差并反馈给智能控制单元，用以控制电机转速和压差扫描测量切换阀组的选通。油路选择控制阀7，受智能控制单元的油路选择控制模块控制，可以按流量需求选通带节流孔的计量段组4中某一个或某几个使压差合适的计量段，供压差传感器测量，所谓合适的压差是指既不会因大流量时导致压损过大超出压差传感器的量程，又不会因小流量时压差太小导致压差传感器测量不准；压差扫描测量切换阀组受智能控制单元中压差扫描测量控制模块控制，选通对应当前需要测量压差的计量段的压差扫描测量切换阀，从而实现对此路油路压差的测量。当流量需求较大，需要多路通路选通时，智能控制单元中压差扫描切换模块分时地选通压差扫描测量切换阀组中对应多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带计量控制功能的智能燃油泵，其特征在于，包括智能控制单元(1)、伺服电机(2)、齿轮泵(3)、带节流孔的计量段组(4)、压差传感器(5)，压差扫描测量切换阀组(6)和油路选择控制阀组(7)，所述压差扫描测量切换阀组(6)包括N个压差扫描测量切换阀，所述油路选择控制阀组包括N个油路选择控制阀，所述带节流孔的计量段组(4)包括N个带节流孔的计量段，N为大于1的自然数，所述齿轮泵(3)、带节流孔的计量段组(4)和油路选择控制阀组(7)依次连接，所述齿轮泵(3)泵出燃油输送给带节流孔的计量段组(4)，经过带节流孔的计量段组后的燃油通过油路选择控制阀组(7)，流入发动机的主副燃油喷嘴；所述伺服电机(2)与齿轮泵连接，用于驱动所述齿轮泵(3)；所述压差传感器(5)用于测量燃油流过带节流孔的计量段组(4)中被油路选择控制阀(7)选通的带节流孔的计量段前后的压力差，并将压力差反馈至智能控制单元；所述压差扫描测量切换阀组(6)连接所述压差传感器(5)和带节流孔的计量段组(4)，受智能控制单元控制，连通压差传感器(5)和被选通的带节流孔的计量段；所述油路选择控制阀组(7)通过智能控制单元控制油路选择控制阀的开通，根据流量需求信号选择油路，使燃油流入发动机的主副燃油喷嘴；所述智能控制单元(1)用于接受输入的流量需求信号与压差传感器反馈的压差信号，经过计算得到电机控制信号和油路选择信号，分别控制伺服电机(2)转速和对应流量的油路选择控制阀的导通；并根据当前选择的油路，控制压差扫描切换阀组选通对应的压差扫描切换阀。...

【技术特征摘要】
1.一种带计量控制功能的智能燃油泵，其特征在于，包括智能控制单元(1)、伺服电机(2)、齿轮泵(3)、带节流孔的计量段组(4)、压差传感器(5)，压差扫描测量切换阀组(6)和油路选择控制阀组(7)，所述压差扫描测量切换阀组(6)包括N个压差扫描测量切换阀，所述油路选择控制阀组包括N个油路选择控制阀，所述带节流孔的计量段组(4)包括N个带节流孔的计量段，N为大于1的自然数，所述齿轮泵(3)、带节流孔的计量段组(4)和油路选择控制阀组(7)依次连接，所述齿轮泵(3)泵出燃油输送给带节流孔的计量段组(4)，经过带节流孔的计量段组后的燃油通过油路选择控制阀组(7)，流入发动机的主副燃油喷嘴；所述伺服电机(2)与齿轮泵连接，用于驱动所述齿轮泵(3)；所述压差传感器(5)用于测量燃油流过带节流孔的计量段组(4)中被油路选择控制阀(7)选通的带节流孔的计量段前后的压力差，并将压力差反馈至智能控制单元；所述压差扫描测量切换阀组(6)连接所述压差传感器(5)和带节流孔的计量段组(4)，受智能控制单元控制，连通压差传感器(5)和被选通的带节流孔的计量段；所述油路选择控制阀组(7)通过智能控制单元控制油路选择控制阀的开通，根据流量需求信号选择油路，使燃油流入发动机的主副燃油喷嘴；所述智能控制单元(1)用于接受输入的流量需求信号与压差传感器反馈的压差信号，经过计算得到电机控制信号和油路选择信号，分别控制伺服电机(2)转速和对应流量的油路选择控制阀的导通；并根据当前选择的油路，控制压差扫描切换阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家铭，林志祥，张天宏，余跃，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32