CN105370413B - 航空发动机燃油计量系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航空发动机燃油计量系统，包括：电动高压泵，用于以指定转速泵送燃油；计量关断活门，该计量关断活门的前油路连接该电动高压泵以接收泵送的燃油，后油路通往燃烧室以提供计量燃油，其中该计量关断活门的活门前端面和耦接弹簧的后端面分别与该前油路和该后油路连通，以使得计量关断活门前后压差与该计量关断活门的活门位置呈比例关系，其中，该电动高压泵的转速是基于该计量关断活门的目标活门位置和当前活门位置的位置偏差量来调整的。本发明还提供了一种控制该航空发动机燃油计量系统的方法。

Description

航空发动机燃油计量系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及航空发动机燃油系统，尤其涉及航空发动机燃油计量系统及其控制方法。

背景技术

航空发动机燃油系统主要依靠供油装置和燃油调节装置来实现。供油装置由低压离心泵和高压齿轮泵组成，通过发动机附件传动装置由发动机高压转子驱动。经过供油装置增压后的燃油进入燃油调节装置进行燃烧室燃油计量和伺服作动控制。

传统的燃油调节装置都采用恒压差原理来对发动机燃烧室的燃油进行计量，即保持计量活门前后油路之间的压差恒定，通过控制计量活门的开启面积来控制发动机燃烧室的燃油量，进而控制发动机的转速。这种构型的燃油调节装置需要一套复杂的机械结构来保证燃油计量活门前后油路压差恒定，而且恒压差保持的效果较差，导致燃油计量的精度不高。

而且，供油装置的转速与发动机高压转子转速成正比，在巡航和慢车等较小的发动机状态，供油量远远大于发动机的需油量。由此，大量多余的高压燃油回到低压油路，造成较高的燃油温升和较多的能量消耗。

在多电航空发动机中，由于采用电动作动筒，燃油系统不再需要为作动系统提供伺服燃油，其供油可全部用于发动机燃烧室燃烧。这样目前的航空发动机燃油计量系统构型将不适用于多电航空发动机。另一方面，航空发动机的排放要求日益严格，对发动机燃烧室提出了越来越高的低污染燃烧要求。要达到低污染燃烧的目的，除设计性能优良的燃烧室外，还应对进入燃烧室各级或各燃烧区(通常包括预燃区和主燃区)的燃油进行精确的分配控制。

因此，本领域需要改进的航空发动机燃油计量方案。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

根据本发明的一方面，提供了一种航空发动机燃油计量系统，包括：

电动高压泵，用于以指定转速泵送燃油；

计量关断活门，该计量关断活门的前油路连接该电动高压泵以接收泵送的燃油，后油路通往燃烧室以提供计量燃油，其中该计量关断活门的活门前端面和耦接弹簧的后端面分别与该前油路和该后油路连通，以使得计量关断活门前后压差与该计量关断活门的活门位置呈比例关系，

其中，该电动高压泵的转速是基于该计量关断活门的目标活门位置和当前活门位置的位置偏差量来调整的。

在一实例中，在该位置偏差量为正时，该电动高压泵的转速的调整量为正；以及在该位置偏差量为负时，该电动高压泵的转速的调整量为负。

在一实例中，该计量关断活门的目标活门位置是根据燃油需求量来确定的，该燃油需求量取决于发动机的工作状态。

在一实例中，该系统还包括：油温传感器，该油温传感器用于感测燃油温度，其中该燃油需求量是根据感测到的燃油温度进行了校正的。

在一实例中，该计量关断活门包括：活门和套在该活门上的活门衬套，该活门衬套上设有计量型孔；外壳，该活门衬套位于该外壳内部，该外壳的侧壁上开有连通该活门衬套上的该计量型孔的燃油出口，该外壳第一端壁上开有与该活门的前端面连通的燃油进口，该外壳的侧壁内设有连接通道以连通该燃油出口与该活门的后端面；以及弹簧，该弹簧的一端耦接该活门的后端面以及另一端耦接位于该外壳的第二端壁上的弹簧座。

在一实例中，该计量关断活门还包括：位置传感器，该位置传感器耦接至该活门以感测该当前活门位置。

在一实例中，该电动高压泵包括：驱动电机；以及由该驱动电机驱动的齿轮泵，该驱动电机根据转速指令驱动该齿轮泵以该指定转速工作以实现供油量调整。

在一实例中，对于燃烧室的主燃级和预燃级分别各自独立地设有电动高压泵和计量关断活门，其中，用于主燃级的计量关断活门的目标活门位置是根据主燃级燃油需求量来确定的，以及用于预燃级的计量关断活门的目标活门位置是根据预燃级燃油需求量来确定的。

在一实例中，该系统还包括：低压离心泵，该低压离心泵通过总燃油滤耦接至主燃级的电动高压泵和预燃级的电动高压泵，并且由预燃级的电动高压泵的驱动电机驱动。

在一实例中，该系统还包括：用于主燃级的主燃级燃油滤，耦接主燃级的计量关断活门和主燃级喷嘴以用于过滤主燃级燃油，该主燃级燃油滤包括旁通活门以用于在油滤堵塞时向该主燃级喷嘴进行旁路供油；以及用于预燃级的预燃级燃油滤，耦接预燃级的计量关断活门和预燃级喷嘴以用于过滤预燃级燃油，该预燃级燃油滤包括旁通活门以用于在油滤堵塞时向该预燃级喷嘴进行旁路供油。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制航空发动机燃油计量系统的方法，该航空发动机燃油计量系统包括电动高压泵和计量关断活门，该计量关断活门的前油路连接该电动高压泵以接收泵送的燃油，后油路通往燃烧室以提供计量燃油，其中该计量关断活门的活门前端面和耦接弹簧的后端面分别与该前油路和该后油路连通，以使得计量关断活门前后压差与该计量关断活门的活门位置呈比例关系，该方法包括：

步骤a)：根据发动机的燃油需求量确定该计量关断活门的目标活门位置；

步骤b)：检测该计量关断活门的当前活门位置；以及

步骤c)：根据该计量关断活门的该目标活门位置和当前活门位置的位置偏差量相应地调整该电动高压泵的转速。

在一实例中，该方法还包括根据发动机的工作状态来计算该燃油需求量。

在一实例中，该方法还包括：感测提供给该燃烧室的燃油的温度；

根据燃油温度校正该燃油需求量，其中，该根据发动机的燃油需求量确定该计量关断活门的目标活门位置具体包括：根据经温度校正的燃油需求量来确定该目标活门位置。

在一实例中，该方法还包括：重复该步骤a)至步骤c)直至该位置偏差量为零。

在一实例中，该根据该计量关断活门的该目标活门位置和当前活门位置的位置偏差量相应地调整该电动高压泵的转速具体包括：在该位置偏差量为正时，增大该电动高压泵的转速；以及在该位置偏差量为负时，减小该电动高压泵的转速。

在一实例中，该电动高压泵和计量关断活门是独立设置用于主燃级的主燃级电动高压泵和主燃级计量关断活门，该燃油需求量是主燃级燃油需求量；和/或该电动高压泵和计量关断活门是独立设置用于预燃级的预燃级电动高压泵和预燃级计量关断活门，该燃油需求量是预燃级燃油需求量。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1是示出了根据本发明的一方面的航空发动机燃油计量系统的示意图；

图2是示出了根据本发明的一方面的计量关断活门的结构图；以及

图3是示出了根据本发明的一方面的航空发动机燃油计量系统的控制流图；以及

图4是示出了根据本发明的一方面的航空发动机燃油计量系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

如前文所述，航空发动机燃油系统主要依靠供油装置和燃油调节装置来实现。传统供油装置(诸如高压齿轮泵)的转速直接与发动机高压转子转速成正比，首先提供比燃油实际需求量更多的燃油，特别是在慢车和巡航等状态下更是如此；然后由燃油调节装置通过液压伺服机构调节计量活门的开启面积来控制燃油量以提供计量燃油。这种传统的燃油系统存在两个主要缺陷。

首先，传统的燃油调节装置需要保持计量活门的前后油路之间压差恒定，这需要一套复杂的恒定压差保持机械结构，成本高昂。其次，传统燃油计量是一种被动计量技术，即，首先不考虑实际需求直接供油充足的燃油，然后再由燃油调节装置进行计量，多余的高压燃油回到低压油路。这造成较高的燃油温升和较多的能量消耗。

鉴于此，根据本发明的一方面，提供了一种新型的燃油计量系统。该燃油计量系统采用电动高压泵，通过调节电动高压泵的转速来主动地控制提供给计量关断活门的燃油，以实现计量关断活门的活门位置调节。一方面这能够根据发动机需要调节供油量，没有高压燃油回油，不会产生燃油温升问题，能量消耗低。另一方面，根据本发明的计量关断活门无需专门的液压伺服机构，更不需要复杂的保持活门压差恒定的液压机构，结构得到大量简化。再一方面，通过基于计量活门位置的闭环控制，提高了燃油计量的精确度。

以下结合图1-4来描述根据本发明的该燃油计量系统及其控制方法。

图1是示出了根据本发明的一方面的航空发动机燃油计量系统100的示意图。如图1所示，航空发动机燃油计量系统100可包括预燃级供油油路和主燃级供油油路。在预燃级供油油路中可依次包括预燃级电动高压泵101a，预燃级计量关断活门102a、预燃级油温传感器103a、以及预燃级燃油滤104a，并最终通往燃烧室110的预燃级喷嘴112a。

相应地，在主燃级供油油路中可依次包括主燃级电动高压泵101b，主燃级计量关断活门102b、主燃级油温传感器103b、以及主燃级燃油滤104b，并最终通往燃烧室110的主燃级喷嘴112b。

即，在本发明的方案中，将预燃级燃油和主燃级燃油分开计量，能根据预燃级和主燃级各自的燃油需求分别进行燃油计量，以起到比传统的燃油分配活门更精确的燃油分配的效果。

另外，燃油计量系统100还包括低压离心泵106和总燃油滤105。低压离心泵106一端通过管路连接飞机油箱从其汲取燃油，另一端连接总燃油滤105的进口。低压离心泵106用于将来自飞机油箱的燃油增压，以防止预燃级电动高压泵101a和主燃级电动高压泵101b发生气蚀。总燃油滤105可包括油滤、旁通活门和压差信号器。油滤用于过滤燃油以防止堵塞。旁通活门用于在总燃油滤105堵塞时进行旁路供油，以保证下级油路的燃油供应。压差信号器指示总燃油滤105内的压差并在油滤临界堵塞时发出报警信号。

总燃油滤105的出口同时耦接至预燃级电动高压泵101a和主燃级电动高压泵101b两者的进口。特别地，考虑到主燃级在一些发动机工作状态下是不供油(不工作)的，但是预燃级一直需要供油。因此，低压离心泵106也需要一直工作。鉴于此，低压离心泵106与该预燃级电动高压泵101a同轴，以使得低压离心泵106由预燃级电动高压泵101a的驱动电机进行驱动。

预燃级电动高压泵101a与主燃级电动高压泵101b的构型基本一致，只是流量远小于主燃级电动高压泵101b。预燃级计量关断活门102a与主燃级计量关断活门102b的构型也基本一致。另外，预燃级油温传感器103a、预燃级燃油滤104a也具有与主燃级油温传感器103b和主燃级油滤104b相似的结构和工作原理。因此，为了描述方便，下文将主燃级电动高压泵101a和预燃级电动高压泵101b统称为电动高压泵101，将主燃级计量关断活门102a和预燃级计量关断活门102b统称为计量关断活门102，以及将主燃级油温传感器103a和预燃级油温传感器103b统称为油温传感器103。

根据本发明的一方面，电动高压泵101可包括驱动电机和由该驱动电机驱动的齿轮泵。该驱动电机可以接收来自例如电子控制器(EEC)的转速指令以驱动齿轮泵以指定转速工作。由此，电动高压泵101可以指定转速向下级的计量关断活门102泵送燃油。电动高压泵101还可包括转速传感器，以用于感测电动高压泵101的转速，即，齿轮泵的转速，并将感测到的转速信息反馈至EEC。电动高压泵101还可包括安全活门，以用于在电动高压泵101后的油路压力过高时开启以降低油路压力。

图2是示出了根据本发明的一方面的计量关断活门102的结构图。计量关断活门102可以是图1中的预燃级计量关断活门102a或主燃级计量关断活门102b。

如图2所示，计量关断活门102可包括外壳1020，外壳1020的内部是中空的，并且内部容纳有活门1023和活门衬套1024，其中活门衬套1024套在活门1023上。活门1023可在活门衬套1024内沿轴向运动。活门衬套1024上设有计量型孔1025，相应地在外壳1020的侧壁上开有连通该活门衬套1024上的计量型孔1025的燃油出口1022。另外，外壳1020的第一端壁(即，左侧的端壁)上开有燃油进口1021。如已知的，该燃油进口1021连接的上游油路可被称为计量关断活门102的前油路，燃油出口1022连接的下游油路可被称为计量关断活门102的后油路。

尽管未在图2中示出上游的电动高压泵101和下游的燃烧室103，但是容易理解，计量关断活门102的前油路连接至电动高压泵101以接收其泵送的燃油，而后油路通往燃烧室103(预燃级计量关断活门102a的后油路通往燃烧室103的预燃区，以及主燃级计量关断活门102b的后油路通往燃烧室103的主燃区)以提供计量燃油。

来自电动高压泵101的燃油从燃油进口1021进入计量关断活门102，并通过活门衬套1024上的计量型孔1025从燃油出口1022流出，进入计量关断活门102的后油路。活门1023在活门衬套1024内沿轴向移动时，会不同程度地遮蔽计量型孔1025，从而改变计量型孔1025的开启面积，从而影响计量燃油量。

流经计量活门的计量燃油量理论上可被计算为：其中Q为计量燃油量，μ为流量系数、由计量型孔所决定，A是计量型孔的开启面积，ΔP是计量关断活门102的前油路与后油路之间的压差(简称为前后油路压差)，以及ρ是燃油密度。公式中只有两个自变量，即计量型孔的开启面积和前后油路压差ΔP，并且计量燃油量与计量型孔的开启面积和ΔP都呈单调递增关系。

如上所述，传统地计量活门需要保持活门前后油路压差ΔP恒定，由此可唯一地控制计量型孔的开启面积即A来控制计量燃油量。在本发明中，通过特别的设计，使得活门前后油路压差ΔP在可变的情况下，仍然可以定量地控制计量燃油量。

具体而言，在外壳1020的第二端壁(即，右侧的端壁)上设有弹簧座1026，并且第二端壁是密封的。弹簧1027的一端耦接至活门1023的后端面(即，右侧端面)，另一端耦接弹簧座1027。另外，在外壳1020的侧壁内还特别设计了一条连接通道1029，该连接通道的一端连接燃油出口1022，另一端连接活门1023后面的腔室，从而使活门1023的后端面与燃油出口1022连通，也即与计量关断活门102的后油路连通。显然，活门1023的前端面(即，左侧端面)通过燃油进口1021与前油路连通。在此结构下，活门1023前后端面之间的压差等于活门1023的前后油路之间的压差。计量关断活门102还可包括位置传感器1028以感测活门1023的位置，该活门位置可被反馈给EEC。该位置传感器可以是直线位移传感器，例如线性可变差动变压器(LVDT)，如图所示。

在此结构下，活门1023所受的力包括两方面，一是弹簧1027的形变产生的力(由弹簧1027在轴向上的形变量决定)，另一是活门1023两个端面的压差所产生的力，这两个力是相等的。由于弹簧1027的形变量实质上指示了活门1023的位置，因此，活门1023两个端面的压差与活门1023的位置成正比。鉴于，活门1023前后两个端面的压差正是等于活门1023的前后油路之间的压差ΔP。因此，活门1023的前后油路之间的压差ΔP是可变的，并且与活门1023的位置成比例。另外，计量型孔1025的开启面积显然也与活门1023的位置成单调递增关系。所以，根据上述公式可知，计量燃油量与计量关断活门102的活门1023的位置呈单调递增关系。因此，在本发明中计量关断活门102的前后油路压差变化的情况下，可以通过调节计量关断活门102的活门1023的位置来控制计量燃油量。

更重要地，在本发明的设计中，没有传统的压差恒定保持机械结构来保持活门前后压差恒定，可以通过调节上游的电动高压泵101的转速来控制活门1023的位置。电动高压泵101的齿轮泵是定量泵，其泵送的燃油量与其转速成正比，通过调节电动高压泵101的转速，可以控制提供给计量关断活门102的燃油量。例如，在当前活门位置未达到目标位置(即，位置偏差量为正)时，增大电动高压泵101的转速(即，转速调整量为正)，从而增大燃油进油量以加大活门前油路压力，以使活门1023向右滑动；或者在活门位置超过了目标位置(即，位置偏差量为负)时，减小电动高压泵101的转速(即，转速调整量为负)，从而减小燃油进油量以减小活门前油路压力，以使活门1023向左滑动，以此方式通过不断地调节电动高压泵101的转速来实现活门位置的调节，直至活门1023处于目标位置，达到平衡状态。由此，通过基于计量关断活门102的目标活门位置和当前活门位置的位置偏差量来调整电动高压泵101的转速的方式，实现对计量关断活门102的位置控制。

可见，首先可以根据发动机实际需要的燃油量确定计量关断活门102的目标活门位置，该过程可以通过本领域技术人员熟知的试验标定过程来确定。例如，事先已经通过试验标定出来各个活门位置对应多少的计量燃油量，这些标定的试验数据存储在EEC中。工作中，由EEC根据发动机的工作状态计算出需要的燃油量，然后根据该燃油需求量去查找该试验数据以确定对应的目标活门位置。关键的是，在本发明中，在确定了目标活门位置之后，可根据上述原理通过调节电动高压泵101的转速来控制计量关断活门102以实现目标活门位置，而无需传统活门中的专用液压伺服机构来调节活门位置。

根据本发明的另一方面，计量关断活门102的下游处设有油温传感器103以感测燃油温度。燃油温度的变化导致燃油密度也相应发生变化。发动机燃烧室需要的是质量流量，但计量关断活门102计量的是体积流量，因此，EEC计算出来并向计量装置指示的燃油需求量也是体积流量。于是，由于密度的变化，导致实际计量的燃油量出现误差。在本发明中，可由油温传感器103对油温进行感测，并且感测到的油温可以被EEC用于对燃油需求量进行校正，并根据校正后的燃油需求量来确定目标活门位置。

上文并未分别针对预燃级和主燃级对计量关断活门102进行描述，但是本领域技术人员了解，上文关于计量关断活门102提到的相应概念是与主燃级和预燃级相关的。例如，用于主燃级的主燃级计量关断活门102b的目标活门位置是根据主燃级燃油需求量来确定的，以及用于预燃级的计量关断活门102a的目标活门位置是根据预燃级燃油需求量来确定的。

在燃烧室110的预燃级喷嘴112a和主燃级喷嘴112b之前，还分别设有预燃级燃油滤104a和主燃级燃油滤104b，以分别用于过滤预燃级燃油和主燃级燃油。预燃级燃油滤104a可包括旁通活门以用于在油滤堵塞时向预燃级喷嘴112a进行旁路供油。相应地，主燃级燃油滤104b可包括旁通活门以用于在油滤堵塞时向主燃级喷嘴112b进行旁路供油。

图3是示出了根据本发明的一方面的航空发动机燃油计量系统的控制流图300。如图3所示：

框301：EEC可计算出燃烧室总的燃油流量需求。

框302：EEC可计算出燃烧室的预燃级和主燃级各自的燃油需求量。一般地，EEC可感测各种传感器的信号，并根据发动机的工作状态计算出燃油需求量。

框303：EEC可根据预燃级和主燃级各自的燃油需求量确定预燃级计量关断活门和主燃级关断活门各自的目标活门位置。这可以通过本领域技术人员熟知的试验标定来确定。

框304：预燃级计量关断活门和主燃级关断活门的当前活门位置被反馈至EEC。

框305：分别针对预燃级和主燃级，EEC可计算计量关断活门的目标活门位置与当前活门位置之间的位置偏移量，并根据该位置偏移量对电动高压泵的转速进行调节。具体地，在当前活门位置未达到目标位置，即位置偏差量为正时，设置为正的转速调整量以增大电动高压泵的转速；或者在活门位置超过了目标位置，即位置偏差量为负时，设置为负的转速调整量以减小电动高压泵的转速。此举目的是使得计量关断活门的位置能够向目标位置移动。

框306：EEC相应地生成针对预燃级电动高压泵和主燃级电动高压泵的转速指令。例如，EEC可在预燃级/主燃级电动高压泵的当前转速基础上加上转速调整量作为指定转速，并将包括该指定转速的转速指令指示给预燃级/主燃级电动高压泵，以实现预燃级/主燃级电动高压泵的转速调整。

框307：预燃级/主燃级电动高压泵分别根据相应地转速指令进行转速调整。

框308：预燃级电动高压泵和主燃级电动高压泵的转速调整分别导致预燃级计量关断活门和主燃级计量关断活门的活门位置分别朝着各自的目标位置变化，变化后的当前活门位置再次被反馈给EEC以便由EEC做出下一循环的控制。

可见，通过不断地将当前活门位置反馈给EEC，由EEC根据当前活门位置与目标活门位置之间的位置偏差量不断进行电动高压泵的转速调整，形成闭环负反馈控制，可以最终实现期望的目标活门位置，从而提供符合燃油需求量的计量燃油。

框309：提供计量燃油。

如本领域人员熟知的，闭环负反馈控制具体可以通过一些常用控制算法实现，诸如PI、PID算法等等。

图4是示出了根据本发明的一方面的航空发动机燃油计量系统的控制方法400的流程图。如图4所示，该方法可包括：

步骤402：根据发动机的燃油需求量确定所述计量关断活门的目标活门位置；

该确定步骤可由EEC执行。具体地，EEC可先根据发动机的工作状态来计算该燃油需求量，然后确定计量关断活门的目标活门位置。

优选地，油温传感器可感测提供给燃烧室的燃油的温度，并且将其反馈给EEC，EEC可根据实时的燃油温度对燃油需求量进行校正。相应地，EEC可根据经温度校正的燃油需求量来确定目标活门位置。

步骤404：检测计量关断活门的当前活门位置；

该步骤可由计量关断活门的位置传感器来执行。在调节过程中，位置传感器不断地感测当前活门位置，并将其反馈给EEC以执行转速控制。

步骤406：根据计量关断活门的目标活门位置和当前活门位置的位置偏差量相应地调整电动高压泵的转速。

具体地，在当前活门位置未达到目标位置，即位置偏差量为正时，设置为正的转速调整量以增大电动高压泵的转速；或者在活门位置超过了目标位置，即位置偏差量为负时，设置为负的转速调整量以减小电动高压泵的转速。该闭环反馈控制可通过常规的PI、PID算法等来实现。

容易理解，根据该闭环控制，通过多次循环上述步骤可以迅速缩小位置偏差量直至偏差为零。在不同的循环中，调整量的绝对值可以根据位置偏差量的绝对值有关，在初始的循环中，位置偏差量绝对值较大时，可以较大的调整幅度进行调整，随着位置偏差量的绝对值的缩小，调整幅度也逐渐缩小。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

在本发明中，采用电机为燃油泵提供动力，避免使用结构复杂、重量较大的附件传动装置，减轻了发动机重量。通过本发明的计量关断活门，不需要复杂的保持活门压差恒定的液压机构，结构大量简化。而且，由此使得可以通过调节电机的转速来控制活门位置，省去了控制活门位置的液压伺服系统，使得结构相对传统结构进一步简化。而且，通过主动式地燃油计量以及预燃级燃油和主燃级燃油分开计量，实现了预燃级和主燃级更精确地燃油计量。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (16)

1.一种航空发动机燃油计量系统，包括：

电动高压泵，用于以指定转速泵送燃油；

计量关断活门，所述计量关断活门的前油路连接所述电动高压泵以接收泵送的燃油，后油路通往燃烧室以提供计量燃油，其中所述计量关断活门的活门前端面和耦接弹簧的后端面分别与所述前油路和所述后油路连通，以使得计量关断活门前后压差与所述计量关断活门的活门位置呈比例关系，

其中，所述电动高压泵的转速是基于所述计量关断活门的目标活门位置和当前活门位置的位置偏差量来调整的。

2.如权利要求1所述的航空发动机燃油计量系统，其特征在于，

在所述位置偏差量为正时，所述电动高压泵的转速的调整量为正；以及

在所述位置偏差量为负时，所述电动高压泵的转速的调整量为负。

3.如权利要求1所述的航空发动机燃油计量系统，其特征在于，所述计量关断活门的目标活门位置是根据燃油需求量来确定的，所述燃油需求量取决于发动机的工作状态。

4.如权利要求3所述的航空发动机燃油计量系统，其特征在于，还包括：

油温传感器，所述油温传感器用于感测燃油温度，其中所述燃油需求量是根据感测到的燃油温度进行了校正的。

5.如权利要求1所述的航空发动机燃油计量系统，其特征在于，所述计量关断活门包括：

活门和套在所述活门上的活门衬套，所述活门衬套上设有计量型孔；

外壳，所述活门衬套位于所述外壳内部，所述外壳的侧壁上开有连通所述活门衬套上的所述计量型孔的燃油出口，所述外壳第一端壁上开有与所述活门的前端面连通的燃油进口，所述外壳的侧壁内设有连接通道以连通所述燃油出口与所述活门的后端面；以及

弹簧，所述弹簧的一端耦接所述活门的后端面以及另一端耦接位于所述外壳的第二端壁上的弹簧座。

6.如权利要求5所述的航空发动机燃油计量系统，其特征在于，所述计量关断活门还包括：

位置传感器，所述位置传感器耦接至所述活门以感测所述当前活门位置。

7.如权利要求1所述的航空发动机燃油计量系统，其特征在于，所述电动高压泵包括：

驱动电机；以及

由所述驱动电机驱动的齿轮泵，所述驱动电机根据转速指令驱动所述齿轮泵以所述指定转速工作以实现供油量调整。

8.如权利要求3所述的航空发动机燃油计量系统，其特征在于，对于燃烧室的主燃级和预燃级分别各自独立地设有电动高压泵和计量关断活门，其中，用于主燃级的计量关断活门的目标活门位置是根据主燃级燃油需求量来确定的，以及用于预燃级的计量关断活门的目标活门位置是根据预燃级燃油需求量来确定的。

9.如权利要求8所述的航空发动机燃油计量系统，其特征在于，还包括：

低压离心泵，所述低压离心泵通过总燃油滤耦接至主燃级的电动高压泵和预燃级的电动高压泵，并且由预燃级的电动高压泵的驱动电机驱动。

10.如权利要求8所述的航空发动机燃油计量系统，其特征在于，还包括：

用于主燃级的主燃级燃油滤，耦接主燃级的计量关断活门和主燃级喷嘴以用于过滤主燃级燃油，所述主燃级燃油滤包括旁通活门以用于在油滤堵塞时向所述主燃级喷嘴进行旁路供油；以及

用于预燃级的预燃级燃油滤，耦接预燃级的计量关断活门和预燃级喷嘴以用于过滤预燃级燃油，所述预燃级燃油滤包括旁通活门以用于在油滤堵塞时向所述预燃级喷嘴进行旁路供油。

11.一种用于控制航空发动机燃油计量系统的方法，所述航空发动机燃油计量系统包括电动高压泵和计量关断活门，所述计量关断活门的前油路连接所述电动高压泵以接收泵送的燃油，后油路通往燃烧室以提供计量燃油，其中所述计量关断活门的活门前端面和耦接弹簧的后端面分别与所述前油路和所述后油路连通，以使得计量关断活门前后压差与所述计量关断活门的活门位置呈比例关系，所述方法包括：

步骤a)：根据发动机的燃油需求量确定所述计量关断活门的目标活门位置；

步骤b)：检测所述计量关断活门的当前活门位置；以及

步骤c)：根据所述计量关断活门的所述目标活门位置和当前活门位置的位置偏差量相应地调整所述电动高压泵的转速。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

根据发动机的工作状态来计算所述燃油需求量。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

感测提供给所述燃烧室的燃油的温度；

根据燃油温度校正所述燃油需求量，

其中，所述根据发动机的燃油需求量确定所述计量关断活门的目标活门位置具体包括：根据经温度校正的燃油需求量来确定所述目标活门位置。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：重复所述步骤a)至步骤c)直至所述位置偏差量为零。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述计量关断活门的所述目标活门位置和当前活门位置的位置偏差量相应地调整所述电动高压泵的转速具体包括：

在所述位置偏差量为正时，增大所述电动高压泵的转速；以及

在所述位置偏差量为负时，减小所述电动高压泵的转速。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述电动高压泵和计量关断活门是独立设置用于主燃级的主燃级电动高压泵和主燃级计量关断活门，所述燃油需求量是主燃级燃油需求量；和/或所述电动高压泵和计量关断活门是独立设置用于预燃级的预燃级电动高压泵和预燃级计量关断活门，所述燃油需求量是预燃级燃油需求量。