CN104619986B - 泵送和计量系统中的定量泵的压力补偿控制及相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种燃料系统包括泵单元，所述泵单元具有供应加压流的至少一个定量泵。燃料控制组件从泵单元接收流，并且包括至少一个计量阀和至少一个节流阀。用于定量泵的控制装置(旁通阀控制装置)接收指示至少跨节流阀的、或跨计量阀/节流阀结合体的压差的第一信号和第二信号，用以响应于所述压差来改变定量泵的输出。在其他实施例中，泵单元包括离心泵和定量泵，所述定量泵可依据泵的大小和系统需求而完全地或者部分地冗余。

Description

泵送和计量系统中的定量泵的压力补偿控制及相关方法
技术领域
本发明涉及一种燃料系统，且特别地涉及包括至少一个附加的定量泵的系统。该燃料系统与燃料计量系统结合而获得特别的应用，并且将特别参照该燃料计量系统进行描述。然而，应理解的是，此示例性实施例也适用于其它相似的应用。
背景技术
通常，高速离心泵因其在功率消耗方面的优点而为燃料系统中所需要的。此外，离心泵通常很轻、被认为具有延长的寿命、具有有限的压力脉动、并且通常有助于大量的下游应用。例如，当试图采用与燃料泵——所述燃料泵与航空发动机应用相关联——有关的高速离心泵技术时，需要关注某些条件。发动机启动是其中之一，因为直到发动机速度增大到特定水平，高速离心泵才提供启动所需的提升燃料压力。因而，存在对以相当低的驱动速度启动发动机的需求。
定量泵常常集成在燃料系统中以便在低的发动机速度下引导/传递来自离心泵的低的压升。定量泵在发动机启动时提供额外所需的压力和流量。除了使用定量泵级以供应发动机启动(即，满足发动机启动需求)，定量泵在当有其它应用需要时同样传递超过由离心级传递的最大压力的压力。
为了提供精确计量的流量，并且使压力降低至下游所需的水平，基于离心的泵送和计量系统根据由离心泵和节流型计量系统所产生的压力而工作。然而，为了使定量泵在节流型计量系统中工作，定量泵必须进行压力补偿。这将允许离心泵在低速下与定量泵提供的额外压力和流量结合以满足启动需求。此外，一旦离心泵达到最大速度和最大压力输出并且存在对额外输出的需求时，定量泵随后可有利地用于提供超过离心泵输出压力的压力增加。
因此，存在以下需求：以经济、有效、紧凑、简单、自动、压力补偿、适于一个或多个计量环路并且满足例如在发动机速度低时启动发动机所需的额外压力和流量需求的方式，对包括离心泵和节流型计量系统的燃料系统提供额外系统能力(和相关方法)。
发明内容
一种燃料系统包括泵单元，所述泵单元包括用以供应加压流的定量泵。燃料控制组件从泵单元接收流，并且包括至少一个计量阀和至少一个节流阀。用于定量泵的控制装置接收指示至少跨节流阀或跨计量阀/节流阀结合体的压差的第一和第二信号，用以响应于该压差来改变定量泵的运行。
在另一个实施例中，泵单元包括集成到燃料系统中的附加泵，以在低的发动机速度下传递来自离心泵的低的压升。附加泵在发动机启动时提供额外所需压力和流量。除了使用附加泵级以供应发动机启动(即，满足发动机启动需求)，附加泵在当有其它用途需要时同样传递超过由离心级传递的最大压力的压力。
为了提供精确计量的流量，并且使压力降低至下游所需的水平，在燃料系统的一个实施例中，基于离心的泵送和计量系统根据由离心泵和节流型计量系统所产生的压力而工作。然而，为了使附加泵在节流型计量系统中工作，附加泵必须进行压力补偿。这将允许离心泵在低速下与附加泵提供的额外压力和流量结合以满足启动需求。此外，一旦离心泵达到最大速度和最大压力输出并且存在对额外输出的需要时，附加泵随后可有利地用于提供超过离心泵输出压力的压力增加。
在优选实施例中，泵单元包括高速离心泵单元，和供应加压流的具有旁通阀控制装置的附加泵、即定量泵或泵级。燃料控制组件从泵单元接收流并且包括至少一个计量阀和从计量阀处接收流的至少一个节流阀。定量泵的旁通阀控制装置接收指示至少跨节流阀(或计量阀和节流阀结合体)的压差的第一和第二信号，用以响应于该压差来改变定量泵的输出。
第一和第二信号可指示至少跨节流阀或跨计量阀和节流阀结合体的压差。
在一个优选的布置中，旁通阀控制装置是液压机械式的压力补偿组件，并且第一和第二信号是从至少跨节流阀(或计量阀和节流阀结合体)处接收的压力信号。
如果存在多于一个节流阀，则旁通阀控制装置响应于具有最小压差的节流阀(或计量阀/节流阀结合体)。
在一个优选的布置中，定量泵总是作用于主流路中并且至少提供最小的压升。不需要在泵级之间切换并且因此在燃料系统中不存在潜在的扰动以打开/关闭泵。
高速离心泵总是湿的并且基本上作为定量泵的高压升压级运行，因此消除了打开或关闭高速泵、或者使高速泵干燥的需求。
在更大的压差下，定量泵受旁通阀控制装置的命令，以使输送到计量系统的输送流量输出最小化。
如果压差下降到低于最小压差，旁通阀控制装置信号指示该旁通阀关闭，以允许定量泵系统增大输送流量并且提供足够压力以维持跨节流阀或计量阀/节流阀结合体的最小压力水平。
当不需要定量泵时，定量泵以最小的压升运行以使输入轴的动力最小化。
在一个优选布置中，定量泵和离心泵以相对不同的转速驱动(例如，在一个实施例中，定量泵以离心泵的大约50％的转速驱动，并且可以同轴地驱动(即，单个输入驱动轴)或可以具有多个驱动轴)。
在一个变型中，设置有导流器级并且该导流器级以减小的转速驱动，以可操作地改进离心泵的入口性能特性。
操作燃料系统的方法包括提供泵单元，所述泵单元包括用以供应加压流的定量泵。该方法还包括提供包括至少一个计量阀和至少一个节流阀的燃料控制组件，监测跨节流阀或跨节流阀和计量阀结合体的压差，以及响应于该压差控制泵单元的运行。
操作泵组件的另一实施例的方法包括提供燃料系统，所述燃料系统包括高速离心泵和供应加压流的具有旁通阀控制装置的定量泵。该方法还包括提供燃料控制组件，所述燃料控制组件从泵单元接收流量，并且包括至少一个计量阀和从至少一个计量阀接收流的至少一个节流阀。该方法还包括监测至少跨节流阀(或者跨节流阀和计量阀结合体)的压差并且响应于所述压差控制泵单元的运行。
该方法还包括从节流阀的上游、或计量阀和节流阀结合体的上游接收第一压力信号和从节流阀、或计量阀/节流阀结合体下游接收第二压力信号，所述第一压力信号连通至燃料控制组件。
该方法包括使用所述信号液压机械式地改变泵单元的运行。
在一个实施例中，该方法包括使用具有旁通阀控制装置的定量泵级以供应发动机启动并且达到超过由离心泵级传递的最大压力的压力。
该方法可包括使用以减小的转速驱动的导流器以可操作地改进离心泵的入口性能特性。
主要的优点是在燃料系统中补充离心泵输出的能力。
一优点在于将受控的旁通特征集成到定量泵级，以供应发动机启动并且在需要时增加压力。
期望地，来自定量泵的输出得以增加，并且可仅在需要时自动接合。
此外，具有旁通阀控制装置的定量泵优选地由流体力学压力来控制。
使用流体力学压力来补偿定量泵带来更好的系统稳定性和相比于使用电子控制装置的系统而言对系统扰动更快的响应。
通过阅读和理解以下详细的描述，本发明的其它优点和益处将变得显而易见。
附图说明
图1是处于单计量回路构型的燃料系统的示意图。
图2是处于多计量回路构型的燃料系统的示意图。
图3是燃料系统的系统示意图，该燃料系统向致动控制模块和燃料计量单元提供加压流体。
图4是燃料系统的系统示意图，该燃料系统向致动控制模块和燃料计量单元提供加压流体。
图5是另一个燃料系统的系统示意图，该燃料系统向致动控制模块和燃料计量单元提供加压流体。
具体实施方式
图1是燃料系统或者泵送和计量系统100的示意图，且尤其示出单计量回路。系统100包括泵单元110(如用于航空发动机的燃料泵)，该泵单元从用附图标记112标示的上游源头(未示出)处接收流体，并且将加压流体114输送到下游燃料控制装置120，所述燃料控制装置120控制用于一个或多个下游应用的、用附图标记122标示的流体。最宽泛地说，燃料控制装置120包括计量阀130和节流阀140。
计量阀130从泵单元110接收加压流体114并且计量或输送向下游流到节流阀140的加压流体150。泵单元110，通常为用作航空发动机的燃料泵的泵单元，例如，包括离心泵，包括该离心泵的原因如背景技术部分所述。如上文中更进一步所述，也需要具有旁通阀控制装置的定量泵的其他用途，以补充/提供在特定情形下所需的压力和流量。为了在此系统中使用具有旁通阀控制装置的定量泵，具有旁通阀控制装置的定量泵必须进行压力补偿从而与离心泵所需的节流型燃料计量单元一同工作。
一种定量泵的控制方法是设定压力补偿水平。问题是此水平必须设定成高于系统所需的最大值。尽管此预选的压力补偿水平起到了良好的效果，但当定量泵不需要工作时系统的功率消耗过度。因此，存在对具有可变的压力补偿水平的需求。
图1示意性地示出了一种控制方法，该方法响应于变化的压力改变定量泵的旁通阀控制装置的运行。更加特别地，第一信号或第一压力信号160表示处于计量阀130下游和节流阀140上游位置处的流体150的压力。第一压力信号160返回至泵单元110，并且更特别地与泵单元的旁通阀或旁通阀控制部分162连通，所述旁通阀或旁通阀控制部分162可操作地与泵单元110的定量泵相关联。另外，第二信号或第二压力信号170指示来自节流阀140的下游的加压流体的压力。第二压力信号170同样返回至泵单元110，并且更特别地返回至与定量泵相关联的泵单元的旁通阀控制部分162。第一和第二压力信号160、170感测至少跨节流阀140的压差或压降，或者感测跨计量阀/节流阀结合体的压差(例如，如果第一压力信号表示泵单元110下游和计量阀130上游的压力)。在此系统100中可允许最小压差，并且在这种情况下仅离心泵产生压升。如果压差降低到所述最小值以下，定量泵的旁通阀控制部分162的控制信号(第一和第二压力信号160、170)改变旁通阀的位置并且因此改变定量泵对泵单元输出的贡献，以增大输送流量和提供足够压力以维持跨节流阀140的最小压力水平。因此，此装置和相关控制方法提供与附加定量泵相关的可变的压力补偿水平。该装置保证总能维持下游的压力需求并且维持系统功率水平最小化。本领域技术人员还将理解到的是，在较大的压差下，由于离心泵满足系统需要，定量泵控制成具有最小的输送流量。
图2是泵送和计量系统200的示意图，所述泵送和计量系统200基本上与图1描述的系统100类似并且附加了多个节流阀。为了使标注简短和简单，“200”系列中相似的附图标记将指示“100”系列中相似的元件，并且新的附图标记将被用于标示新的元件。同样地，结合图1对元件及其操作的上述描述适用于图2中的元件和系统，除非另外注明。例如，图2中的泵单元210对应于图1中的泵单元110。燃料控制装置220包括分别标示为230a、230b、……230n的多个计量阀和同样地与相对应的计量阀协作的相同数量的节流阀240a、240b、……240n。在图2的系统中，具有最小压差的节流阀(或如上所述的计量阀/节流阀结合体)用于给泵单元210、包括给与泵单元210的定量泵相关联的旁通阀控制装置262提供第一和第二压力信号260、270。因此，选择器(或一连串的选择器阀)280用作比较器使得最小的压降最终连通到泵单元210。
当至少跨节流阀240的压降或压差高时，很可能不需要通过定量泵提供额外压力。在其它情况下，如在发动机启动或其它高速离心泵不能提供全部所需的压力的系统运行情况下，高速离心泵的输出通过定量泵补充以满足系统需要。更重要地，定量泵运行时所处的输送流量水平现在是可变的，即，不仅仅是“开”或“关”，而是能在不同流量水平下运行，并且该可变的运行液压机械式地响应于对下游的压力情况的监测(即，通过监测跨至少一个或多个节流阀240、或跨至少一个或多个计量阀/节流阀结合体的压力的变化)。
图3的实施例具有许多相似的元件，并且以与前述装置大体上相似的方式操作。更特别地且如图3所示，燃料系统具有泵单元300，所述泵单元包括由驱动轴304驱动的高速离心泵302。另外，在驱动轴308上的附加的正排量泵(在此示为定量泵306)接收来自高速离心泵302的流量。另外，升压级泵320在正排量泵的驱动轴308上同轴地驱动。来自升压级泵320的输出通过燃料/油热交换器310和燃料过滤器312供应高速离心泵302。因此，升压级泵320、高速离心泵302和附加的定量泵306优选呈串联的关系进行布置。
定量泵306的输出包括通向旁通阀340的分支通道330。旁通阀340以与图2中的上述方式相同的方式从跨节流阀360a、360b、360c中的至少一个处接收压力信号342、344，或者可以从跨计量阀350a、350b、350c和节流阀360a、360b、360c的结合体之一处接收信号。更具体地，在存在多个计量阀(350a、350b、350c)和同样数量的多个节流阀(360a、360b、360c)的情况下，压力信号342、344取自具有最小压差的节流阀(或节流阀和计量阀结合体)。
示出了多个计量回路且特别示出了三个回路，尽管可使用更多或更少数量的回路而不超出本发明的范围和内容。具体地，每个计量回路包括计量阀350a、350b、350c和相对应的节流阀360a、360b、360c。每个计量阀350a、350b、350c的下游及必要的相对应的节流阀360a、360b、360c上游的压力作为第一信号发送至选择器380。选择器380在此处示出为包括接收相应的第一压力信号的两个选择器阀380a、380b。以相同的方式，第二压力信号从相应的节流阀360a、360b、360c的下游被提供到相应的选择器阀380a、380b中的至少一个。因此，第一选择器阀380a比较第一和第二节流阀360a、360b的下游压力，并且来自具有最高下游压力的节流阀的信号(假定上游压力相等的最小压差)连通至第二选择器阀380b，在此随后与跨第三节流阀360c的下游压力比较。来自第二选择器阀380b的输出随后作为第一和第二压力信号342、344连通到与定量泵306相关联的旁通阀控制装置。在此系统中允许最小压差，并且在这种情况下要求离心泵302满足全部的或者基本全部的系统需求。然而，如果压差降到最小值以下，控制信号(第一和第二压力信号342、344)允许旁通阀340的控制件340a改变定量泵306的输送流量并且因此增加输送流量，以提供足够的压力来维持满足系统需求所需的最小压力水平。旁通阀的控制件340a包括偏压件(如弹簧340b)，该偏压件在不存在控制信号时促使控制装置朝向第一位置，所述控制信号促使控制件340a到达不同位置，凭此可以改变来自定量泵306的旁通流量以实现压力补偿。在此系统中可允许最小压差，对于该最小压差，离心泵302产生全部的或者基本全部的压升。如果压差降到该最小值以下，(如由压力信号342、344所确定的)控制装置信号指示旁通阀340开始关闭，并且因此定量泵的压升将会增加，以维持跨节流阀的最小压力水平。所述控制方法提供可变的压力补偿水平。这确保总能维持下游的压力需求并且使系统功率水平维持最小化。在较大的节流阀压差下，完全或基本上绕开定量泵306。
泵单元300有利地结合高速离心泵级302和定量泵306。通常，当需要超过高速离心泵302能够独自产生的压力时，定量泵306用作压力补偿型泵以补充高速离心泵的输出压力。通常，在发动机启动期间和在极端的发动机动力输出情况下，定量泵306将提供大部分的泵送压力。
在图3中，如果定量泵306失效，止回阀390允许来自离心泵的流行进至用于输送到燃料计量单元的下游的通道370。在预定压力下克服(例如，由弹簧392提供的)止回阀390的偏压力以绕过定量泵建立旁路。还应意识到的是，当定量泵306可运转时，通过止回阀390的反向流由于止回阀的作用而被阻止。
因此，期望具有可变的压力补偿水平。在示出的示图中，计量单元可具有一个或多个计量回路，所述计量回路包括计量阀、压力调节器和节流阀。压力调节器用于设定节流阀的位置以维持跨计量阀的期望的压差。通过使用旁通阀实现定量泵的压力补偿，所述旁通阀感测跨节流阀的压差、或者在多个节流阀的情形下感测跨具有最小压差的节流阀的压差。还可以感测跨节流阀和计量阀两者的压差。
图4是泵送和计量系统400的进一步示意图，图4相对于图3中的上述示意图具有一些差别且具有在图1和图2中更一般地涉及的元件的附加细节。例如，燃料系统具有泵单元410，其包括由接纳叶轮的壳体表示的高速离心泵402。在进入离心泵402的入口处可设置有导流器404以提高入口性能。驱动轴408向离心泵402的叶轮提供旋转输入。定量泵406也由驱动轴408旋转，并且在这种情形下该定量泵更特别地包括在由驱动齿轮传动系统提供的减小的速度(例如50％)下旋转的同轴的轴，所述驱动齿轮传动系统具有期望的传动比(在此例中为2:1的传动比)。因此如上所述，泵单元410向下游用途提供加压流体414。传统的系统部件(如燃料/油热交换器420、燃料过滤器422和流量计424)插在泵单元410和燃料计量单元之间。同样地，如现有技术中通常已知的，致动控制模块430接收此下游流的一部分，因而在此对这些传统部件的进一步描述对于完全和完整地理解本发明而言被认为是不必要的。
如图4中示意性地示出，示出了多个计量回路并且特别示出了三个回路，尽管可以使用更多或更少数量的回路而不超出本发明的范围和内容。具体地，每个计量回路包括计量阀430a、430b、430c和相对应的节流阀440a、440b、440c。每个计量阀430a、430b、430c的下游和必要的相对应的节流阀440a、440b、440c的上游的压力可以作为第一信号(460a、460b、460c)发送至选择器480。在此示出的选择器480包括两个接收相对应的第一压力信号的选择器阀480a、480b。类似地，第二压力信号470a、470b、470c从相对应的节流阀440a、440b、440c的下游提供至相应的选择器阀480a、480b中的至少一个。因此，第一选择器阀480a比较来自第一和第二节流阀440a、440b的下游压力，并且来自具有最低下游压力的节流阀的信号连通至第二选择器阀480b，在此随后与来自第三节流阀440c的下游压力比较。第二选择器阀480b的输出随后作为第一和第二压力信号460、470连通到与定量泵406相联接的旁通阀控制装置540。在此系统中在假定节流阀或计量阀的上游压力相等时允许跨节流阀或计量/节流阀结合体的最小压差，并且在这种情况下要求离心泵402满足所有或者基本所有的系统需求。然而，如果压差降到最小值以下，控制信号(第一和第二压力信号460、470)允许旁通阀控制装置540改变定量泵406的输送流量并且因此增大输送流量，以提供足够压力来维持满足系统需求所需的最小压力水平。旁通阀控制装置540包括偏压件(如弹簧542)，该偏压件在不存在控制信号时促使所述控制装置朝向第一位置，所述控制信号促使控制件544到达不同位置，凭此可以改变来自定量泵406的旁通流量以实现压力补偿。在此系统中允许最小压差，对于该最小压差，离心泵产生全部的或者基本全部的压升。如果压差降到此最小值以下，(由压力信号460、470所改变的)旁通阀控制装置540信号指示旁通阀开始关闭，并且因此定量泵的压升将会增大，以维持跨节流阀的最小压力水平。此控制方法提供了可变的压力补偿水平。这确保总能维持下游压力需求并且系统功率水平维持最小化。在较大的节流阀压差下，完全或基本上绕开定量泵406。
泵单元410有利地结合高速离心泵级402和定量泵406。通常，当需要超过高速离心泵能够独自产生的压力时，定量泵级作为压力补偿型泵用以补充高速离心泵的输出压力。通常，在发动机启动期间和在极端的发动机动力输出情况下，定量泵406将提供大部分的泵压力。
第一和第二偏压止回阀550、560分别地定位在离心泵402和定量泵406的下游。以此方式，如果离心泵402或定量泵406中的一个或另一个失效或变得不能运转，来自其它泵的流量可以提供用于发动机的需求。以此方式，泵可依据相对于系统需求的相应的泵的尺寸而设计成完全或者部分地冗余。
泵送装置可以是示意图中所示的单个输入驱动轴或多个驱动轴。低压升压级用来通过热交换器和过滤器提供加压燃料以供应给高速离心泵。高速离心泵用于进一步增大系统压力以供应给定量泵。跨定量泵的压升由上述旁通阀控制。当旁通阀完全打开时，维持跨定量泵的最小的压升，使得燃料计量单元不用的流量流回至定量泵的入口。
以此方式，有利地使用高速离心泵(该高速离心泵在功率消耗方面良好、在重量、长寿命、压力脉动和可能具有多个区域的下游应用方面是满足需要的)。此高速离心泵结合定量泵，该定量泵允许设计者或制造商以菊花链(串接链，daisy-chain)的形式连接或加入计量阀而不必加入另一个计量流量、分流等的其他模块。
通过使用具有旁通阀控制装置的定量泵级实现额外的系统能力，以供应发动机启动和达到超过离心级输送的最大值的压力。为了使定量泵在节流型计量系统中工作，必须进行压力补偿。开发出了上述可变的液压机械式方法以自动控制来自定量泵的旁通流量，用以通过感测至少跨节流阀的压降而实现压力补偿。此方法可应用于单个计量回路或多个计量回路。压力调节器用于设定节流阀的位置以维持跨计量阀的设定压差。通过使用旁通阀实现定量泵的压力补偿，所述旁通阀感测跨节流阀的压差、或在多个节流阀的情况下感测跨具有最小压差的节流阀的压差。在此系统中可允许最小压差，对于该最小压差，离心泵产生全部的或者基本全部的压升。如果压差降到此最小值以下，控制装置信号指示旁通阀开始关闭，并且因此定量泵的压升将会增大，以维持跨节流阀的最小压力水平。此控制方法提供了可变的压力补偿水平。这确保总能维持下游压力需求并且系统功率水平维持最小化。在较大的节流阀压差下，完全或基本上绕开定量泵并且给泵送系统的输出仅提供最少的贡献。当使用多个计量回路时，一连串的选择器阀可用于确定具有最小压差的节流阀。通过感测每个节流阀下游压力实现上述确定过程。选择器阀或多个选择器阀的输出压力是旁通阀的控制压力。
图5具有许多相似元件并且以类似于前述装置的方式操作。更特别地，如图5所示，燃料系统具有泵单元600，所述泵单元包括正排量泵，在此作为定量泵606示出。定量泵606由驱动轴608旋转并且接收来自升压级泵620的流量，所述升压级泵在驱动轴608上同轴地驱动。来自升压级泵620的输出经由燃料/油热交换器610和燃料过滤器612供应到定量泵606。因此升压级泵620和定量泵606优选呈串联的关系布置。
来自定量泵606的输出包括引导到旁通阀640的分支通道630。旁通阀640以与图3中的上述方式类似的方式从跨节流阀660a、660b、660c中的至少一个处接收压力信号642、644，或者可以从跨计量阀650a、650b、650c和节流阀660a、660b、660c的结合体之一处接收信号。更特别地，在存在多个计量阀(650a、650b、650c)及同样地存在多个节流阀(660a、660b、660c)的情况下，从具有最小压差的节流阀(或节流阀和计量阀结合体)处获取压力信号642、644。
示出了多个计量回路且特别示出了三个回路，尽管可以使用更多或更少数量的回路而不超出本发明的范围和内容。具体地，每个计量回路包括计量阀650a、650b、650c和相对应的节流阀660a、660b、660c。每个计量阀650a、650b、650c下游和必要的相对应节流阀660a、660b、660c上游的压力作为第一信号发送至选择器680。在此示出的选择器680包括两个接收相对应的第一压力信号的选择器阀680a、680b。类似地，第二压力信号从相对应的节流阀660a、660b、660c的下游提供至相应的选择器阀680a、680b中的至少一个。因此，第一选择器阀680a比较第一和第二节流阀660a、660b的下游压力，并且来自具有最高下游压力的节流阀的信号(假定上游压力相等的最小压差)连通至第二选择器阀680b，在此随后与跨第三节流阀660c的下游压力比较。第二选择器阀680b的输出随后作为第一和第二压力信号642、644连通到和定量泵606相关联的旁通阀控制装置。控制信号(第一和第二压力信号642、644)允许旁通阀640的控制件640a改变定量泵606的输送流量并且因此增大输送流量，以提供足够压力来维持满足系统需求所需的最小压力水平。旁通阀的控制件640a包括偏压件(如弹簧640b)，所述偏压件在不存在控制信号的情况下促使控制装置朝向第一位置，所述控制信号促使控制件640a到达不同的位置，凭此可以改变来自定量泵606的旁通流量以实现压力补偿。在此系统中可允许最小压差并且如果压差降到此最小值以下，(由压力信号642、644所确定的)控制装置信号指示旁通阀640开始关闭，并且因此定量泵的压升将会增大，以维持跨节流阀的最小压力水平。此控制方法提供了可变的压力补偿水平。这确保总能维持下游压力需求并且系统功率水平维持最小化。
定量泵606用作压力补偿型泵。定量泵606将在发动机启动期间和在极端的发动机动力输出的情况下提供泵压力。
期望具有可变的压力补偿水平。在所示出的示意图中，计量单元可具有一个或多个计量回路，所述计量回路包括计量阀、压力调节器和节流阀。压力调节器用于设定节流阀的位置以维持跨计量阀的期望的压差。通过使用旁通阀实现定量泵的压力补偿，所述旁通阀感测跨节流阀的压差、或在多个节流阀的情况下跨具有最小压差的节流阀的压差。还可以感测跨节流阀和计量阀两者的压差。
参照优选实施例描述了示例性实施例。显然，通过阅读和理解上述详细描述，将出现对其他实施例的改进和修改。例如，可以依据下游应用的数量而改变计量回路、计量阀、节流阀的数量；独立的泵级数量(即，多个输入驱动源)和甚至使用/不使用离心泵。此外，压力范围或轴速的数值仅仅是示例性的并且可以依据特定的系统而改变。本发明旨在描述实施例，这些实施例可理解成包括在其所附权利要求或等同物限定的范围内做出的所有的改进和修改。还应注意的是，本文中公开的每个特定的实施例中的每个特征不认为是特定实施例中必要的，并且在一个实施例中公开的特征可以加入或替换到另一个实施例中。

Claims (41)

1.一种燃料系统，包括：
供应加压流的泵单元，所述泵单元包括与第二泵的入口连通的第一泵，所述第一泵和所述第二泵中的至少一个是定量泵；
从所述泵单元接收加压流的燃料控制组件，所述燃料控制组件包括至少一个计量阀和至少一个节流阀；和
用于所述定量泵的控制装置，所述控制装置接收表示至少跨节流阀的、或跨计量阀/节流阀结合体的压差的第一信号和第二信号，用以响应于所述压差来改变所述定量泵的运行。
2.根据权利要求1所述的燃料系统，其中，所述第一信号是从所述计量阀的下游接收的。
3.根据权利要求2所述的燃料系统，其中，所述第二信号是从所述节流阀的下游接收的。
4.根据权利要求1所述的燃料系统，其中，所述第一信号是从所述计量阀的下游和所述节流阀的上游接收的。
5.根据权利要求4所述的燃料系统，其中，所述第二信号是从所述节流阀的下游接收的。
6.根据权利要求1所述的燃料系统，其中，所述控制装置为液压机械式的压力补偿组件，并且所述第一信号和所述第二信号为压力信号。
7.根据权利要求1所述的燃料系统，其中，如果存在多于一个节流阀，则所述第一信号指示具有最小压差的节流阀。
8.根据权利要求1所述的燃料系统，其中，所述控制装置包括旁通阀，所述旁通阀响应于至少跨所述节流阀的压差而有选择地改变所述定量泵的运行。
9.根据权利要求8所述的燃料系统，其中，所述第一泵和所述第二泵中的其中一个是离心泵，并且在最小压差下仅所述离心泵向所述燃料控制组件提供压力。
10.根据权利要求9所述的燃料系统，其中，在比所述最小压差大的压差下，所述定量泵通过所述控制装置而被全部地绕开。
11.根据权利要求9所述的燃料系统，其中，如果所述压差降低到所述最小压差以下，则所述控制装置减少从所述定量泵旁通的输出流量，并且提供足够的压力以维持跨所述节流阀的最小压力水平。
12.根据权利要求1所述的燃料系统，其中，所述第一泵和所述第二泵以相对不同的转速驱动。
13.根据权利要求12所述的燃料系统，其中，所述第一泵和所述第二泵中的其中一个是离心泵，并且所述定量泵以所述离心泵的大约50％的转速驱动。
14.根据权利要求12所述的燃料系统，其中，所述第一泵和所述第二泵中的其中一个是离心泵，并且所述定量泵和所述离心泵同轴地驱动。
15.根据权利要求1所述的燃料系统，其中，所述第一泵和所述第二泵中的其中一个是离心泵，并且所述燃料系统还包括以比离心泵的转速低的转速被驱动的导流器，以可操作地提高所述离心泵的入口性能特性。
16.一种操作燃料系统的方法，包括：
提供泵单元，所述泵单元包括第一泵和第二泵，所述第一泵和第二泵中的至少一个是用以提供加压流的定量泵；
提供从所述泵单元接收加压流的燃料控制组件，所述燃料控制组件包括至少一个计量阀和至少一个节流阀；
监测跨节流阀的、或跨节流阀/计量阀结合体的压差；以及
响应于所述压差来控制所述泵单元的运行。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，监测压差的步骤包括从所述计量阀的下游接收第一信号。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，监测压差的步骤包括从所述节流阀的下游接收第二信号。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，监测压差的步骤包括从所述计量阀的下游和所述节流阀的上游接收第一信号。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，监测压差的步骤包括从所述节流阀的下游接收第二信号。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一泵和所述第二泵中的其中一个是离心泵，并且在最小压差下所述方法包括仅使用所述离心泵向所述燃料控制组件提供压力。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，在比所述最小压差大的压差下，所述方法包括完全地绕开所述定量泵。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，如果所述压差降低到所述最小压差以下，则所述方法包括关闭可操作地与所述定量泵相关联的旁通阀，以提供足够的压力来维持跨所述节流阀的最小压力水平。
24.根据权利要求16所述的方法，其中，监测压差的步骤包括使用第一压力信号和第二压力信号，并且控制泵单元运行的步骤包括使用第一压力信号和第二压力信号之间的压差液压机械式地改变所述泵单元的运行。
25.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一泵和所述第二泵中的其中一个是离心泵，并且所述方法还包括以不同的转速驱动所述定量泵和所述离心泵。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，以不同的转速驱动所述定量泵和所述离心泵包括以所述离心泵的转速的大约50％驱动所述定量泵。
27.根据权利要求25所述的方法，其中，提供泵单元的步骤包括使用以比离心泵的转速低的转速被驱动的导流器来可操作地提高所述离心泵的入口性能特性。
28.一种燃料系统，包括：
供应加压流的泵单元，所述泵单元包括定量泵；
从所述泵单元接收加压流的燃料控制组件，所述燃料控制组件包括至少一个计量阀和至少一个节流阀；和
用于所述定量泵的控制装置，所述控制装置接收表示至少跨节流阀的、或跨计量阀/节流阀结合体的压差的第一信号和第二信号，用以响应于所述压差来改变所述定量泵的运行。
29.根据权利要求28所述的燃料系统，其中，所述第一信号是从所述计量阀的下游接收的。
30.根据权利要求29所述的燃料系统，其中，所述第二信号是从所述节流阀的下游接收的。
31.根据权利要求28所述的燃料系统，其中，所述第一信号是从所述计量阀的下游和所述节流阀的上游接收的。
32.根据权利要求31所述的燃料系统，其中，所述第二信号是从所述节流阀的下游接收的。
33.根据权利要求28所述的燃料系统，其中，所述控制装置为液压机械式的压力补偿组件，并且所述第一信号和所述第二信号为压力信号。
34.根据权利要求28所述的燃料系统，其中，如果存在多于一个节流阀，则所述第一信号指示具有最小压差的节流阀。
35.根据权利要求28所述的燃料系统，其中，所述控制装置包括旁通阀，所述旁通阀响应于至少跨所述节流阀的压差而有选择地改变所述定量泵的运行。
36.一种操作燃料系统的方法，包括：
提供泵单元，所述泵单元包括用以提供加压流的定量泵；
提供从所述泵单元接收加压流的燃料控制组件，所述燃料控制组件包括至少一个计量阀和至少一个节流阀；
监测跨所述节流阀的、或跨计量阀/节流阀结合体的压差；以及
响应于所述压差来控制所述泵单元的运行。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，监测压差的步骤包括从所述计量阀的下游接收第一信号。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，监测压差的步骤包括从所述节流阀的下游接收第二信号。
39.根据权利要求36所述的方法，其中，监测压差的步骤包括从所述计量阀的下游和所述节流阀的上游接收第一信号。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，监测压差的步骤包括从所述节流阀的下游接收第二信号。
41.根据权利要求36所述的方法，其中，监测压差的步骤包括使用第一压力信号和第二压力信号，并且控制泵单元运行的步骤包括使用第一压力信号和第二压力信号之间的压差液压机械式地改变所述泵单元的运行。
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