CN110748420A - 一种涡喷发动机的供油系统以及转速的精确控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涡喷发动机的供油系统以及转速的精确控制方法，供油系统包第一油泵、第二油泵及控制单元，第一油泵与第一喷嘴连接，第一喷嘴的接入发动机，组成第一供油管路，用于控制最大进油量，控制单位时间发动机转速的增加量；第二油泵与第二喷嘴连接，第二喷嘴接入发动机，组成第二供油管路，用于控制最小进油量；第一电机的功率大于第二电机的功率，第一喷嘴的直径大于第二喷嘴的直径；控制单元用于控制第一供油管路和/或第二供油管路的供油量的变化；可实现快速增加供油量，从而控制单位时间所述发动机转速的增加量；可实现快速增减供油量，以及精确控制微小供油量，从而实现对发动机转速的精确控制。本发明同时满足速度与精度的需求，从而提高对发动机转速的控制精度。

Description

一种涡喷发动机的供油系统以及转速的精确控制方法
技术领域
本发明涉及涡喷发动机领域，具体地，涉及一种涡喷发动机的供油系统以及精确控制方法。
背景技术
目前已有的涡喷发动机的控制方法，为通过一个油泵连接到出油口，通过控制油泵电机的转速或者工作时间来控制发动机的进油量。
现有方案主要有几个缺陷：1、单独油泵控制进油量，油泵电机功率小会影响涡轮喷气发动机的最大转速，也会导致发动机提速过慢；油泵电机功率大会导致无法精确控制进油量，控制精度低。2、控制不够灵活，控制油泵电机很难做到快增慢减或者快减慢增。3、单一油泵无法同时满足快速增速与精确控制。
例如：经检索发现，申请号为201610903139.6的中国专利，公开了微型涡喷发动机的起动和供油系统及其启动和供油方法，该方法包括，起动时，首先关闭丁烷气阀，关闭燃油阀，打开油泵；然后接通起动电机，带动涡喷发动机转子运转，此时起动电机低俗转动，同时逐渐打开丁烷气阀，控制点火器通过点火嘴点火，知道点火成功；预热结束后，打开燃油阀，直到燃油被点燃后，关闭丁烷气阀，同时控制油泵加速，起动电机加速，接近慢车转速时关闭起动电机，油泵控制涡喷发动机达到稳定的慢车转速。该专利采用单独油泵控制进油量，仍旧存在以下缺点：无法同时满足大功率与高精度的要求，大功率油泵的最小进油量一般较高，导致精度低；小功率油泵最小进油量低，但同时最大进油量也不高，无法实现快速大量进油。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种涡喷发动机的供油系统以及转速的精确控制方法，实现同时满足速度与精度的需求，从而提高对涡喷发动机转速的控制精度。
根据本发明第一个方面，提供一种涡喷发动机的供油系统，包括控制单元、第一油泵、第二油泵、若干个输油管和油箱，其中：
所述第一油泵包括第一电机和第一喷嘴，所述第一电机驱动所述第一油泵工作，所述第一油泵的输入端与所述油箱的输出端接通，所述第一油泵的输出端通过所述输油管与所述第一喷嘴的输入端连接，所述第一喷嘴的输出端接入发动机，组成接通所述发动机的第一供油管路，所述第一供油管路用于控制最大进油量；
所述第二油泵包括第二电机和第二喷嘴，所述第二电机驱动所述第二油泵工作，所述第二油泵的输入端与所述油箱的输出端接通，所述第二油泵的输出端通过所述输油管与所述第二喷嘴的输入端连接，所述第二喷嘴的输出端接入所述发动机，组成接通所述发动机的第二供油管路，所述第二供油管路用于控制最小进油量；
所述第一电机的功率大于所述第二电机的功率，所述第一喷嘴的直径大于所述第二喷嘴的直径；
所述控制单元，用于控制所述第一供油管路和/或所述第二供油管路的供油量的变化；同时开启所述第一供油管路和所述第二供油管路为所述发动机供油，其中：当控制所述第一供油管路和所述第二供油管路的供油量共同变化，可实现快速增加供油量，从而控制单位时间所述发动机转速的增加量；当控制所述第一供油管路的供油量保持不变，控制所述第二供油管路的供油量变化，实现快速增减供油量，以及精确控制微小供油量，从而实现对所述发动机转速的精确控制。
优选地，所述第一电机的功率大小是所述第二电机的功率大小的2倍-10倍。
优选地，所述第一喷嘴的直径是所述第二喷嘴的2倍-10倍。
优选地，所述第一电机的功率大小为80w-200w，所述第一喷嘴的直径4-6mm。
优选地，所述最大进油量是所述最小进油量的20倍-100倍。
根据本发明第二个方面，提供一种涡喷发动机转速的精确控制方法，包括上述所述的任一种涡喷发动机的供油系统，通过所述供油系统控制所述发动机的进油量，实现对所述发动机转速进行精确控制。
优选地，所述控制方法包括：
计算发动机涡扇当前转速与目标转速之间的差值；
判断所述差值与设定阈值的大小，选择所述发动机的供油策略：
当差值大于设定阈值时，采用所述第一供油管路和所述第二供油管路供油量共同变化，共同供油，实现快速缩小当前转速与目标转速之间的差距；
当所述差值小于所述设定阈值时，即所述当前转速已经很靠近所述目标转速，为了提高控制精度，使所述第一供油管路供油量不再变化，将所述第二供油管路供油量单独变化，所述第一供油管路与所述第二供油管路共同供油，从而实现对转速的精确控制。
优选地，所述设定阈值为最大转速的1/10至1/5。
优选地，在判断所述差值与设定阈值的大小，选择所述发动机的供油策略之后，还包括：监测转速，当所述当前转速与所述目标转速存在差值时，返回至计算发动机涡扇当前转速与目标转速之间的差值步骤，反复循环，直至所述当前转速与所述目标转速相同，结束工作，所述实现对转速的精确控制。
本发明中的“精确”是个相对概念，相对于传统的单油泵系统，本发明所描述的双油泵供油系统可以达到单油泵系统的供油速度，而最小进油量比单油泵的最小进油量更小，即控制精度更高，即更为“精确”。
与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：
本发明上述系统，通过设置第一供油管路和第二供油管路，第一供油管路可以控制最大进油量；第二供油管路控制最小进油量；解决了单一油泵控制不够灵活，油泵电机很难做到快增慢减或快减慢增的问题。
本发明上述控制方法，提高供油系统中油泵电机的控制精度，解决单一油泵无法同时满足的速度与精度的需求，从而提高对涡喷发动机转速的控制精度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明一优选实施例中的供油系统的组成示意图；
图2是本发明一优选实施例中的供油系统的结构示意图；
图3是本发明一优选实施例中的转速的精确控制方法的流程图；
图中标记分别表示为：1为油箱、2为第一电机、3为第二电机、4为第二喷嘴、5为第一喷嘴、6为涡喷发动机、7为输油管、101为第一供油管路、102为第二供油管路。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1、图2所示，为本发明一实施例的一种涡喷发动机的供油系统的组成示意图，图中包括包括控制单元、第一油泵、第二油泵、若干个输油管7和油箱1，其中；第一油泵包括第一电机2和第一喷嘴5，第一电机2驱动第一油泵工作，第一油泵的输出端通过输油管7与第一喷嘴5的输入端连接，第一喷嘴5的输出端接入发动机，第一油泵的输入端与油箱1连接，组成接通发动机的第一供油管路101。第一供油管路101用于控制最大进油量。第二油泵包括第二电机3和第二喷嘴4，第二电机3驱动第二油泵工作，第二油泵的输出端通过输油管7与第二喷嘴4的输入端连接，第二喷嘴4的输出端接入发动机，第二油泵的输入端与油箱1连接，组成接通发动机第二供油管路102。第二供油管路102用于控制最小进油量。控制单元用于控制第一供油管路101和/或第二供油管路102的供油量的变化；同时开启第一供油管路101和第二供油管路102为发动机供油，其中：当控制第一供油管路101和第二供油管路102的供油量共同变化，可实现快速增加供油量，从而控制单位时间发动机转速的增加量；当控制第一供油管路101的供油量保持不变，控制第二供油管路102的供油量变化，实现快速增减供油量，以及精确控制微小供油量，从而实现对发动机转速的精确控制。
上述实施例中，第一电机2为大功率电机，第一喷嘴5为大直径喷嘴，由第一电机2和第一喷嘴5组合成快速增或快速减进油线路的第一供油管路101，使第一供油管路101的单位时间最大或最小进油量较大。第二电机3为小功率电机，第二喷嘴4为小直径喷嘴，由第二电机3和第二喷嘴4组合成慢速增或慢速减的第二供油管路102，使第二供油管路102的单位时间最大或最小进油量较小。上述的大功率电机、小功率电机，大直径喷嘴、小直径喷嘴，其中大功率、小功率、大直径、小直径是第一电机2、第二电机3之间进行比较而言，两者满足：第一电机2的功率大于第二电机3的功率，第一喷嘴5的直径大于第二喷嘴4的直径。
在需要快速增或快速减进油量时，第一供油管路101和第二供油管路102同时工作，此时单位时间最大或最小进油量是第一供油管路101单位时间最大或最小进油量与第二供油管路102单位时间最大或最小进油量的叠加。在需要慢速增或慢速减进油量时，使第一供油管路101的供油量停止变化，将第二供油管路102的供油量单独变化，此时单位时间最大或最小进油量等于第二供油管路102的最大或最小进油量。
上述实施例中，通过第一电机2和第一喷嘴5配合可以提供更大的最大进油量，通过第二电机3和第二喷嘴4可以提供更小的最小进油量。为了平衡控制精度(最小进油量)和供油速度(最大进油量)，在部分优选实施例中，第一电机2的功率大小是第二电机3的功率大小的2倍-10倍，第一喷嘴5的直径是第二喷嘴4的2倍-10倍。当第一电机2的功率大小是第二电机3的2倍或更低时，和/或第一喷嘴5的直径是第二喷嘴4的2倍或更低时，第一电机2配合第一喷嘴5与第二电机3配合第二喷嘴4的功能性差异过小，导致仅能同时满足速度或精度的其中一个，无法两者同时兼顾，满足了速度会导致最小进油量不够小且精度不高，满足了精度会导致最大进油量不够大且速度不够。若是高于上述2倍-10倍范围，则第二电机3、第二喷嘴4的作用不够明显，因第一电机2和第一喷嘴5进油量过大，第二电机3和第二喷嘴4在0％-100％范围进行调整时相对于第一电机2和第一喷嘴5能调整的范围太小，导致整个控制系统的“反应”十分微弱，无法达到设想的控制效果。比如：第一电机2功率是0-10000，控制精度500，第二电机3功率是0-100，控制精度1，目标功率是750,500+100＝600,1000-100＝900，无法满足要求。因此，上述参数范围对于本发明实施例的最终精确控制具有重要的作用。
在其他实施例中，第一电机2采用大功率电机，比如第一电机2的功率大小可以采用80w-200w，与第一电机2配合使用第一喷嘴5为大喷嘴，比如第一喷嘴5的直径可以采用4-6mm，实现可以控制最大进油量。第二电机3采用小功率电机，第二电机3的功率大小可以为第一电机2功率的1/10-1/2，与第二电机3配合的第二喷嘴4为小喷嘴，第二喷嘴4的直径为第一喷嘴5直径的1/10-1/2。可实现控制最小进油量，最小进油量越小，进油量的控制越精确，即整个系统的控制精度越高。在具体实施时，第一电机2或第二电机3的功率大小、第一喷嘴5或第二喷嘴4的大小，均可根据具体产品需求具体设计。比如在一实施例中，第一电机2的功率大小为80w-200w，第一喷嘴5的直径4-6mm。
在其他实施例中，最大进油量可以设置为最小进油量的20倍-100倍，最小进油量越小，进油量的控制越精确，即整个系统的控制精度越高。在具体实施时，最大油量、最小进油量可根据具体产品需求具体设计。
在另一实施例中，还提供一种涡喷发动机转速的精确控制方法，该实施例的控制方法采用上述涡喷发动机6的供油系统来实现，通过供油系统控制发动机的进油量，实现对发动机转速进行精确控制。具体的，在一优选实施例中，参照图3所示，可以参照以下步骤执行：
计算发动机涡扇当前转速与目标转速之间的差值；
判断差值与设定阈值的大小，选择发动机的供油策略：
即当差值大于设定阈值时，采用第一供油管路101和第二供油管路102供油量共同变化，共同供油(即第一供油管路101和第二供油管路102同时开启，同时给发动机供油)，从而控制单位时间发动机转速的增加量，实现快速缩小当前转速与目标转速之间的差距。
上述共同变化是指：根据差值与目标转速的大小，第一供油管路101与第二供油管路102的供油量均会增减，此时第一供油管路101与第二供油管路102仍在供油。
当差值小于设定阈值时，即可以说明当前转速已经靠近目标转速，为了提高控制精度，采用第一供油管路101供油量不再变化，第二供油管路102供油量单独变化，第一供油管路101与第二供油管路102共同供油，从而实现单独大油泵所无法达到的精度，便只使用小油泵，即第二供油管路102单独供油，从而实现对转速的精确控制。
上述单独变化是指：当差值小于阈值后，第一供油管路101仍在供油，但是供油量不再进行增减，发动机供油量的增减等于第二供油管路102供油量的增减，即仅有第二供油管路102供油量在增减，但是第一供油管路101和第二供油管路102仍在共同供油。
在一优选实施例中，设定阈值可以为最大转速的1/10至1/5。设定阈值在该范围内会提高系统的响应速度，若低于此范围，即小于1/10，则可能导致当前转速“越过”目标转速，增加了调整时间；若高于此范围，即大于1/5，则会导致第二供油管路102供油量较长时间的变化，也会增加调整时间。
在一优选实施例中，在判断差值与设定阈值的大小，选择发动机的供油策略之后，还包括：监测转速，当当前转速与目标转速存在差值时，返回至计算发动机涡扇当前转速与目标转速之间的差值步骤，反复循环，直至当前转速与目标转速相同，结束工作，实现对转速的精确控制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种涡喷发动机的供油系统，其特征在于：包括控制单元、第一油泵、第二油泵、若干个输油管和油箱，其中：
所述第一油泵包括第一电机和第一喷嘴，所述第一电机驱动所述第一油泵工作，所述第一油泵的输入端与所述油箱的输出端接通，所述第一油泵的输出端通过所述输油管与所述第一喷嘴的输入端连接，所述第一喷嘴的输出端接入发动机，组成接通所述发动机的第一供油管路，所述第一供油管路用于控制最大进油量；
所述第二油泵包括第二电机和第二喷嘴，所述第二电机驱动所述第二油泵工作，所述第二油泵的输入端与所述油箱的输出端接通，所述第二油泵的输出端通过所述输油管与所述第二喷嘴的输入端连接，所述第二喷嘴的输出端接入所述发动机，组成接通所述发动机的第二供油管路，所述第二供油管路用于控制最小进油量；
所述第一电机的功率大于所述第二电机的功率，所述第一喷嘴的直径大于所述第二喷嘴的直径；
所述控制单元，用于控制所述第一供油管路和/或所述第二供油管路的供油量的变化；同时开启所述第一供油管路和所述第二供油管路为所述发动机供油，其中：当控制所述第一供油管路和所述第二供油管路的供油量共同变化，实现快速增加供油量，从而控制单位时间所述发动机转速的增加量；当控制所述第一供油管路的供油量保持不变，控制所述第二供油管路的供油量变化，实现快速增减供油量，以及精确控制微小供油量，从而实现对所述发动机转速的精确控制。
2.根据权利要求1所述的一种涡喷发动机的供油系统，其特征在于：所述第一电机的功率大小是所述第二电机的功率大小的2倍-10倍。
3.根据权利要求2所述的一种涡喷发动机的供油系统，其特征在于：所述第一喷嘴的直径是所述第二喷嘴的2倍-10倍。
4.根据权利要求1所述的一种涡喷发动机的供油系统，其特征在于：所述第一电机的功率大小为80w-200w，所述第一喷嘴的直径4-6mm。
5.根据权利要求1所述的一种涡喷发动机的供油系统，其特征在于：所述最大进油量是所述最小进油量的20倍-100倍。
6.一种涡喷发动机转速的精确控制方法，其特征在于：采用权利要求1-5中任一项所述的涡喷发动机的供油系统，通过所述供油系统控制所述发动机的进油量，实现对所述发动机转速进行精确控制。
7.根据权利要求6所述的一种涡喷发动机转速的精确控制方法，其特征在于：包括：计算发动机涡扇当前转速与目标转速之间的差值；
判断所述差值与设定阈值的大小，选择所述发动机的供油策略：
当差值大于设定阈值时，采用所述第一供油管路和所述第二供油管路供油量共同变化，共同供油，实现快速缩小所述当前转速与所述目标转速之间的差距；
当所述差值小于所述设定阈值时，即所述当前转速已经靠近所述目标转速，为了提高控制精度，使所述第一供油管路供油量不再变化，将所述第二供油管路供油量单独变化，所述第一供油管路与所述第二供油管路共同供油，从而实现对转速的精确控制。
8.根据权利要求7所述的一种涡喷发动机转速的精确控制方法，其特征在于：所述设定阈值为最大转速的1/10～1/5。
9.根据权利要求6所述的一种涡喷发动机转速的精确控制方法，其特征在于：在判断所述差值与设定阈值的大小，选择所述发动机的供油策略之后，还包括：监测转速，当所述当前转速与所述目标转速存在差值时，返回至计算发动机涡扇当前转速与目标转速之间的差值步骤，反复循环，直至所述当前转速与所述目标转速相同，结束工作，所述实现对转速的精确控制。
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