关于燃料系统的计量流量的直接反馈技术方案

本公开描述了一种用于发动机的燃料系统。该燃料系统包括燃料计量阀、流量测量系统以及与燃料计量阀和流量测量系统通信的控制器。燃料计量阀可操作以基于燃料计量阀的冲程来计量燃料的流率。流量测量系统被配置为以大于20Hz的带宽测量离开燃料系统的燃料的质量流率。控制器被配置为基于由流量测量系统测量的燃料的质量流率来动态地调整燃料测量系统的冲程以改变燃料的流率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关于燃料系统的计量流量的直接反馈
本公开涉及用于飞机涡轮发动机的燃料系统，并且尤其是包括关于测量和计量的燃料质量流率的直接反馈的系统。
技术介绍
用于燃气涡轮发动机的燃料系统或燃料计量单元(“FMU”)通常包括燃料源和一个或多个泵以将加压燃料递送到发动机的燃烧室部。具体地，燃料源向其上具有喷嘴的歧管提供加压燃料，并且这些喷嘴将燃料排放到燃烧室中。燃料系统通常包括：泵下游的计量阀，其调节到燃烧室部的燃料流量；以及旁通燃料管路，用于将燃料从泵与计量阀之间的位置再循环到泵上游的位置。典型的燃料系统还包括旁通燃料管路中的压力调节旁通阀，其通过控制流过旁通燃料管路的燃料来维持跨计量阀的固定压差。确定通过燃料系统的燃料流量的常用方法包括使用计量阀的位置(也称为计量阀冲程)，通过参考具体计量阀位置值的已知燃料流率来确定相关联的燃料流量。燃料流量的估计可以基于跨具有已知面积的计量窗口的阀的几乎恒定的压力调节来执行。然而，如果离开FMU用于喷嘴的燃料的排放压力迅速变化(例如，喷嘴入口压力迅速下降)，则在该排放压力变化的发生与旁通阀操作以调节流量并且因此跨计量阀的压力以校正排放压力变化之间通常存在滞后。这种系统的架构如图1所示。FMU使用查找表1，该查找表1将燃料流量和压力与计量阀的窗口相关联。基于查找表1，系统可以根据计量燃料的期望流率(Wf)估计计量阀中窗口的期望尺寸。基于该估计，计量阀的位置指令(V/Vcmd)被发送到求和接头2。求和接头2还经由连接到计量阀(解调器动态3)的线性可变差动变压器(“LVDT”)接收关于计量阀的实际测量位置或冲程的信息。求和接头2确定指令位置与测量位置之间是否存在差异或误差。如果存在误差，比例积分微分(“PID”)控制4发送控制信号(电流)，该控制信号(电流)命令伺服器将计量阀移动到正确的位置(伺服阀动态5和致动器集成6)直到误差实际上为零。在调节计量阀冲程之后，响应于计量阀冲程的变化(例如旁通阀动态、下游喷嘴动态等)发生燃料系统动态7。系统也可能存在外源干扰。离开系统的计量流量受燃料系统动态和外源干扰的影响。因此，图1的系统测量计量阀的位置，但不测量实际计量流量。计量流量仅根据关于计量阀冲程和查找表的信息来估算。通过将这样的系统与本申请的其余部分中参考附图阐述的本公开的一些方面进行比较，常规和传统方法的进一步限制和缺点对于本领域技术人员将变得显而易见。
技术实现思路
本技术的某些方面提供了一种用于涡轮发动机的燃料系统的计量燃料流量反馈系统。该计量燃料流量反馈系统包括燃料计量阀、流量测量系统以及与燃料计量阀和流量测量系统通信的控制器。燃料计量阀可操作以基于燃料计量阀的冲程来计量燃料的流率。流量测量系统被配置为以大于20Hz的带宽测量离开燃料系统的燃料的质量流率。控制器被配置为基于由流量测量系统测量的燃料的质量流率来动态地调整燃料计量阀的冲程以控制由燃料计量阀计量的流率并且抑制燃料系统中的干扰。流量测量系统可以包括流量传感阀。流量传感阀可以包括线性可变差动变压器，该线性可变差动变压器将流量传感阀中的活塞的位置传送到控制器。活塞的位置可以与质量流率直接相对应。流量测量系统可以包括流量计。流量计可以是超声波流量计、涡轮流量计、目标流量计、光学流量计和科里奥利(Coriolis)流量计中的至少一种。燃料计量阀可以连接到线性可变差动变压器，该线性可变差动变压器将关于燃料计量阀中的活塞的位置的信息传送到控制器。计量燃料流量反馈系统可以包括与操作燃料计量阀的控制器通信的电液伺服阀。控制器可以被配置为至少部分地基于与活塞相关的信息经由电液伺服阀来调整燃料计量阀的冲程。流量测量系统可以在燃料计量阀的上游。流量测量系统可以在燃料计量阀的下游。计量燃料流量反馈系统可以包括位于燃料计量阀上游的旁通阀和泵。旁通阀可以将燃料排放到供给到泵中的管路。计量燃料流量反馈系统可以包括流量测量系统下游的系统加压阀。泵可以从增压泵供给燃料。增压泵可以对系统加压阀加压。如果流量计量系统发生故障或被停用，控制器可以被配置为使用燃料计量阀的测量冲程和查找表来估计燃料计量阀的期望冲程以实现期望流量。本技术的某些方面提供了一种用于发动机的燃料系统。该燃料系统可以包括燃料计量阀、流量传感阀以及与燃料计量阀和流量传感阀通信的控制器。燃料计量阀可操作以基于燃料计量阀的冲程来计量燃料的流率。流量传感阀可以在燃料计量阀的下游，并且可以被配置为以大于20Hz的带宽测量离开燃料系统的燃料的质量流率。控制器可以被配置为基于由流量传感阀测量的燃料的质量流率来动态地调整燃料计量阀的冲程以改变燃料的流率。燃料计量阀可以连接到线性可变差动变压器，该线性可变差动变压器将关于燃料计量阀中的活塞的位置的信息传送到控制器。燃料系统可以包括与操作燃料计量阀的控制器通信的电液伺服阀。控制器可以被配置为至少部分地基于与活塞相关的信息经由电液伺服阀来调整燃料计量阀的冲程。燃料系统可以包括位于燃料计量阀上游的旁通阀和泵。旁通阀可以将燃料排放到供给到泵中的管路。燃料系统可以包括流量传感阀下游的系统加压阀。泵可以从增压泵供给燃料。增压泵可以对系统加压阀加压。本技术的某些方面提供了一种用于控制燃料系统中的燃料的流率的方法。该方法可以包括将燃料从燃料源供给到燃料系统中的泵。该方法可以包括将燃料从泵泵送到燃料系统中的燃料计量阀。该方法可以包括通过以大于20Hz的带宽操作的流量测量系统测量燃料系统中的燃料的质量流率。该方法可以包括从燃料系统排放燃料。该方法可以包括通过通信地耦合到流量测量系统和燃料计量阀的控制器直接基于由流量测量系统测量的燃料的质量流率来动态地调整通过燃料计量阀的流率。控制器可以被配置为以大于250Hz的带宽操作。动态调整流率可以包括控制器向电液伺服阀发送指令，该电液伺服阀可操作以修改燃料计量阀的活塞的位置。本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征及其所示实施例的细节将从以下描述和附图中更全面地理解。附图说明图1示出了常规燃料计量单元系统的架构。图2示出了根据本技术的实施例的涡轮发动机的FMU示意图。图3示出了图2的FMU系统的架构。图4是表示图2的FMU系统的计量流量如何跟踪命令流量的曲线图。图5是表示FMU系统如何抑制影响计量流量的干扰的曲线图。图6示出了包括节流阀的FMU示意图。当结合附图阅读时，将更好地理解前述
技术实现思路
以及本技术的某些实施例的以下详细描述。出于说明技术的目的，在附图中示出了某些实施例。然而，应当理解，本技术不限于附图中所示的布置和工具。具体实施方式图2示出了用于涡轮发动机的FMU10。FMU10包括旁通阀14、燃料计量阀18、包括流量传感阀22、系统加压阀26和控制器30的流量测量系统或流量计，该控制器30可以是全权限数字发动机控制(“FADEC”)、与分布式控制模块(“DCM”)组合的FADEC或其他类型的电子发动机控制器。增压泵(未示出)将来自燃料源(未示出)的加压燃料供给到通向FMU本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于涡轮发动机的燃料系统的计量燃料流量反馈系统，所述计量燃料流量反馈系统包括：/n燃料计量阀，能操作以基于所述燃料计量阀的冲程来计量燃料的流率；/n流量测量系统，被配置为以大于20Hz的带宽测量离开燃料系统的所述燃料的质量流率；/n控制器，与所述燃料计量阀和所述流量测量系统通信，其中，所述控制器被配置为基于由所述流量测量系统测量的所述燃料的所述质量流率来动态地调整所述燃料计量阀的所述冲程以控制由所述燃料计量阀计量的所述流率并且抑制所述燃料系统中的干扰。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181017 US 16/163,3381.一种用于涡轮发动机的燃料系统的计量燃料流量反馈系统，所述计量燃料流量反馈系统包括：
燃料计量阀，能操作以基于所述燃料计量阀的冲程来计量燃料的流率；
流量测量系统，被配置为以大于20Hz的带宽测量离开燃料系统的所述燃料的质量流率；
控制器，与所述燃料计量阀和所述流量测量系统通信，其中，所述控制器被配置为基于由所述流量测量系统测量的所述燃料的所述质量流率来动态地调整所述燃料计量阀的所述冲程以控制由所述燃料计量阀计量的所述流率并且抑制所述燃料系统中的干扰。


2.根据权利要求1所述的计量燃料流量反馈系统，其中，所述流量测量系统包括流量传感阀。


3.根据权利要求1所述的计量燃料流量反馈系统，其中，所述流量测量系统包括流量计。


4.根据权利要求3所述的计量燃料流量反馈系统，其中，所述流量计是超声波流量计、涡轮流量计、目标流量计、光学流量计和科里奥利流量计中的至少一种。


5.根据权利要求2所述的计量燃料流量反馈系统，其中，所述流量传感阀包括线性可变差动变压器，所述线性可变差动变压器将所述流量传感阀中的活塞的位置传送到所述控制器，并且其中，所述活塞的所述位置与所述质量流率直接相对应。


6.根据权利要求1所述的计量燃料流量反馈系统，其中，所述燃料计量阀连接到线性可变差动变压器，所述线性可变差动变压器将关于所述燃料计量阀中的活塞的位置的信息传送到所述控制器。


7.根据权利要求6所述的计量燃料流量反馈系统，包括电液伺服阀，所述电液伺服阀与所述控制器通信并且操作所述燃料计量阀，其中，所述控制器被配置为至少部分地基于与所述活塞相关的所述信息经由所述电液伺服阀来调整所述燃料计量阀的所述冲程。


8.根据权利要求1所述的计量燃料流量反馈系统，其中，所述流量测量系统在所述燃料计量阀的下游。


9.根据权利要求1所述的计量燃料流量反馈系统，其中，所述流量测量系统在所述燃料计量阀的上游。


10.根据权利要求8所述的计量燃料流量反馈系统，包括位于所述燃料计量阀上游的旁通阀和泵，其中，所述旁通阀将所述燃料排放到供给到所述泵中的管路。


11.根据权利要求10所述的计量燃料流量反馈系统，包括所述流量测量系统下游的系统加压阀。


12.根据权利要求11所述的计量燃料流量反馈系统，其中，所述泵从增压泵供给燃料。


13.根据权利要求12所述的计量燃料流量反馈系统，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·哈恩，
申请(专利权)人：伍德沃德有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US