CN111120115B - 发动机耐火试验油路精度自动化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油路精度技术领域，公开了一种发动机耐火试验油路精度自动化控制系统，包括分别与燃油泵调节器、燃油分配器、燃油总管、燃油喷嘴和放油活门连接，用来控制对应出油量的多级检测控制电路以及与所有检测控制电路连接的总控制电路；所述总控制电路按照预先设置的先后顺序逐级检测控制每个部件的出油量。本发明通过对发动机燃油系统中的各个部件进行逐级的检测和控制，来精准控制整个燃油系统的出油量，进而能够精准模拟整个发动机的工作情况。

Description

发动机耐火试验油路精度自动化控制系统

技术领域

本发明涉及油路精度技术领域，具体涉及一种发动机耐火试验油路精度自动化控制系统。

背景技术

航空发动机燃油系统主要包含燃油泵调节器、燃油分配器、燃油总管、燃油喷嘴和放油活门。而这其中的每个部件的精准度都直接关系着燃油喷出量的精准度。尤其是燃油分配器和燃油泵调节器。

其中，现在的燃油分配器设计中，通常是靠燃油压力与弹簧力作用在活门上，燃油压力增加到一定程度时克服弹簧力的作用分别接通主副燃油油路来实现发动机的主副燃油管路的燃油分配。为避免燃油喷嘴积碳，发动机停止后燃油总管的燃油只能通过放油活门将直接排放进入大气中，这样不仅对燃油造成了浪费，同时直接排入大气中的燃油会直接造成对环境的污染。

现在对于航空发动机燃油系统的精准度，主要还是依靠各个部件自身的精准度，很难在现有系统的基础上提高精准度。

发明内容

本发明意在提供一种发动机耐火试验油路精度自动化控制系统，以解决无法在现有航空发动机燃油系统的基础上提高精准度的问题。

本发明提供基础方案是：发动机耐火试验油路精度自动化控制系统，包括分别与燃油泵调节器、燃油分配器、燃油总管、燃油喷嘴和放油活门连接，用来控制对应出油量的多级检测控制电路以及与所有检测控制电路连接的总控制电路；所述总控制电路按照预先设置的先后顺序逐级检测控制每个部件的出油量。

基础方案的有益效果是：

本发明通过对发动机燃油系统中的各个部件进行逐级的检测和控制，来精准控制整个燃油系统的出油量，进而能够精准模拟整个发动机的工作情况。

进一步，每级检测控制电路均包括流量传感器和电磁阀；所述电磁阀包括多个用来控制燃油通道大小的旋转角度状态。

每级检测控制电路通过流量传感器来检测每个部件出油口的出油量大小，通过封堵该出油口的电磁阀的旋转角度状态来调整出油口的大小进而调整出油量的大小。

进一步，还包括燃油分配器，所述燃油分配器包括壳体，壳体上开设有燃油进口以及具有多级油路出口的油路分配出口，燃油进口与油路分配出口之间设有用于通过燃油压力逐级开启油路分配出口的流量控制阀以及用于通过燃油压力逐级开启油路分配出口和发动机停止时发动机燃油总管内的燃油返回进行储存的活塞油箱机构；流量控制阀的油路逐级开启方向与活塞油箱机构的油路逐级开启方向相反。

本发明通过对燃油分配器的结构改进来实现对整个油路的控制，提高精准度和减少燃油浪费。

进一步，流量控制阀通过燃油进口输入的燃油压力由下至上逐级开启油路分配出口；活塞油箱机构通过燃油进口输入的燃油压力由上至下逐级开启油路分配出口。

进一步，流量控制阀通过燃油进口输入的燃油压力由上至下逐级开启油路分配出口；活塞油箱机构通过燃油进口输入的燃油压力由下至上逐级开启油路分配出口。

进一步，所述电磁阀，包括铝壳、电子控制器、定子组件、转子和阀片，所述的铝壳上设有相通的出油口和进油口，所述的阀片设置在所述进油口和所述出油口之间，所述的电子控制器设置在所述铝壳的一端，在所述铝壳的内腔中安装有固定轴，在所述的固定轴上套设有所述的定子组件，所述的电子控制器导电连接所述的定子组件，所述的转子可转动安装在所述的铝壳内腔中并与所述的定子组件相对应，所述的转子与所述的阀片同轴固定连接，所述的转子与所述的阀片同轴固定连接，所述的固定轴和所述的转子之间设有通过磁力吸引作用的磁力复位装置，所述的转子通过所述的磁力复位装置可始终保持有回转至初始状态的回转力。

通过这样结构的电磁阀，能够更加精准地调节阀片的位置，进而调整整个电磁阀的旋转角度状态，精准调节每个部件出油口的出油量。

附图说明

图1为本发明发动机耐火试验油路精度自动化控制系统实施例一的逻辑框图。

图2为本发明发动机耐火试验油路精度自动化控制系统实施例二中每级检测控制电路的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：燃油泵调节器1、燃油分配器2、燃油总管3、燃油喷嘴4、放油活门5、第一变频电机11、第一油泵21、第一防爆流量计31、第二防爆流量计32、第三防爆流量计33、第四防爆流量计34、第一球阀41、第二球阀42、第五球阀45、第六球阀46、第一压力传感器51、第二压力传感器52、第三压力传感器53、第四压力传感器54、第五压力传感器55、第六压力传感器56、第一溢流阀61、第二溢流阀61、比例流量阀7、精密调速阀8、比例压力阀9、电磁卸荷阀100、单向阀110、第一温度传感器121、第二温度传感器122、第三温度传感器123、第四温度传感器124、第一吸油过滤器131、管路过滤器14、I级回油过滤器15、II级回油过滤器16、加热器17。

实施例一

实施例一基本如附图1所示：发动机耐火试验油路精度自动化控制系统，包括分别与燃油泵调节器1、燃油分配器2、燃油总管3、燃油喷嘴4和放油活门5连接，用来控制对应出油量的多级检测控制电路以及与所有检测控制电路连接的总控制电路；所述总控制电路按照预先设置的先后顺序逐级检测控制每个部件的出油量。

每级检测控制电路均包括流量传感器和电磁阀；所述电磁阀包括多个用来控制燃油通道大小的旋转角度状态。

每级检测控制电路通过流量传感器来检测每个部件出油口的出油量大小，通过封堵该出油口的电磁阀的旋转角度状态来调整出油口的大小进而调整出油量的大小。

每级检测控制电路均连接有一个油路压力控制装置，油路压力控制装置，包括发动机、电磁阀、可变排量泵、油泵。

所述油泵包括油泵壳体、底部活塞、第一弹簧、顶部活塞，在油泵壳体上设置有三个油孔，分别为第一油孔、第二油孔、第三油孔。

所述底部活塞、第一弹簧、顶部活塞位于油泵壳体内，所述第一弹簧安装在底部活塞和顶部活塞中间，所述底部活塞、顶部活塞和油泵壳体之间形成弹簧腔。

所述可变排量泵包括外壳、泵控制环、叶片环、叶片泵转子、第二弹簧、第四油孔，所述外壳和泵控制环之间形成一控制腔。

所述泵控制环、叶片环、叶片泵转子、第二弹簧设置在外壳内，所述第四油孔设置在外壳上，所述叶片泵转子可转动地设置于所述泵控制环内，所述叶片环可转动地设置于所述叶片泵转子内。

所述发动机与电磁阀之间设置有第一油道，所述第二油孔延伸至发动机形成第二油道，所述第一油孔延伸至电磁阀形成第三油道，所述第三油孔延伸至第四油孔形成第四油道。

上述的一种油路压力控制装置,其中，所述底部活塞和顶部活塞的最大截面积相同。

上述的一种油路压力控制装置,其中，低压状态时，油路压力的控制方法至少包括以下步骤：

步骤A，电磁阀通电，此时电磁阀处于左位。

步骤B，来自发动机的反馈油分为两路，一路反馈油通过第二油道进入第二油孔中，到达底部活塞下方；第二路反馈油通过第一油道经过电磁阀进入第三油道，然后通过第一油孔进入弹簧腔中。

在弹簧作用下，底部活塞处于最下端，第三油孔打开。

最后，第二路反馈油通过第三油孔进入第四油道，并进入可变排量泵的控制腔中。

上述的一种油路压力控制装置,其中，高压状态时，油路压力的控制方法至少包括以下步骤：

步骤A，电磁阀断电，此时电磁阀处于右位。

步骤B，来自发动机的反馈油分为两路，第一路反馈油通过第二油道进入第二油孔中，并到达底部活塞的下方；第二路反馈油通过第一油道前往电磁阀，并被电磁阀截止。

步骤C，在底部活塞下方的第一路反馈油产生向上的力，当向上的力克服第一弹簧时，第三油孔打开，第一路反馈油通过第三油孔进入第四油道中，并从第四油孔进入控制腔中。

步骤D，设计第二弹簧产生的弹力小于第一路反馈油产生的压力，使可变排量泵的流量迅速减小，压力降低，从而使反馈油压力降低；此时，在第一弹簧的作用下，迅速关闭第三油孔或第一路反馈油经第四油道进入第三油孔中，通过弹簧腔和第三油道达到电磁阀排出。

步骤E，第一路反馈油排出后，油泵排量增加，流量增大，导致第一路反馈油产生的力又大于第一弹簧产生的弹力；重复步骤B～D的过程实现动态稳定。

本实施例，还包括改进的燃油分配器2，包括壳体，壳体上开设有燃油进口以及具有多级油路出口的油路分配出口，燃油进口与油路分配出口之间设有用于通过燃油压力逐级开启油路分配出口的流量控制阀以及用于通过燃油压力逐级开启油路分配出口和发动机停止时发动机燃油总管3内的燃油返回进行储存的活塞油箱机构；流量控制阀的油路逐级开启方向与活塞油箱机构的油路逐级开启方向相反。

流量控制阀通过燃油进口输入的燃油压力由下至上逐级开启油路分配出口；活塞油箱机构通过燃油进口输入的燃油压力由上至下逐级开启油路分配出口。

流量控制阀通过燃油进口输入的燃油压力由上至下逐级开启油路分配出口；活塞油箱机构通过燃油进口输入的燃油压力由下至上逐级开启油路分配出口。

油路分配出口包括处于壳体侧壁上部的S油路出口以及处于S油路出口下方的P油路出口。

活塞油箱机构包括油箱箱体、处于油箱箱体内腔底部并可沿油箱箱体内壁面上下滑动的活塞以及设于活塞与油箱箱体顶壁之间用于迫使活塞处于固定位置的第一弹性件；燃油进口通过燃油通道连通至活塞底部；活塞上开设有通过滑动连通P油路出口和/或S油路出口的第一油路通道和第二油路通道。

油箱箱体与壳体共用部分壁体；或者油箱箱体与壳体共用全部壁体。

流量控制阀包括阀体、开设于阀体上用于连通燃油进口的阀入口、处于阀体内腔并处于阀入口的阀芯、处于阀芯底部用于支撑并迫使阀芯处于固定位置的第二弹性件以及处于阀体内腔底部并用于从第二弹性件底部调节第二弹性件的弹力的压力调整件；阀体处于阀芯滑动范围内的部分上开设有通过滑动阀芯开启连通至P油路出口和/或S油路出口的第三油路通道和第四油路通道。

第一弹性件的弹力大于第二弹性件的弹力，并使活塞油箱机构的活塞完全开启油路通道后流量控制阀的阀体才进行滑动；或者第二弹性件的弹力大于第一弹性件的弹力，并使流量控制阀的阀体完全开启油路通道后活塞油箱机构的活塞才进行滑动。

每个检测控制电路的电磁阀，包括铝壳、电子控制器、定子组件、转子和阀片，所述的铝壳上设有相通的出油口和进油口，所述的阀片设置在所述进油口和所述出油口之间，所述的电子控制器设置在所述铝壳的一端，在所述铝壳的内腔中安装有固定轴，在所述的固定轴上套设有所述的定子组件，所述的电子控制器导电连接所述的定子组件，所述的转子可转动安装在所述的铝壳内腔中并与所述的定子组件相对应，所述的转子与所述的阀片同轴固定连接，所述的转子与所述的阀片同轴固定连接，所述的固定轴和所述的转子之间设有通过磁力吸引作用的磁力复位装置，所述的转子通过所述的磁力复位装置可始终保持有回转至初始状态的回转力。

通过这样结构的电磁阀，使得转子与阀片连接成一体，在阀片在对油路处于关闭状态时，转子在该位置设置为初始状态，电子控制器通过改变输出电流的大小控制定子组件上的电磁力大小从而驱动转子转动并控制阀片转动角度，这样便控制油路流量的大小，固定轴和转子之间设置的磁力复位装置，使转子始终保持有回转至初始状态的回转力，使得电子控制阀更加精准的通过电流控制转子转动，磁力复位装置相比盘簧，避免了盘簧出现尺寸误差导致阀片控制精度较低；甚至因盘簧疲劳形变导致阀片作用失效的情况，具有精度高以及运行稳定可靠的技术效果。

实施例二

如图2所示，本实施例中的每级检测控制电路与实施例一不同，本实施例中的每级检测控制电路具体为沿着燃油总管3走向安装的电路回路，逆时针方向上，油箱出口分别与四个支路连接。

第一支路包括与油箱出口依次连接的是第一球阀41、第一吸油过滤器131、第一油泵21和第二球阀42，其中，第一油泵21与第一变频电机11连接。

第二支路包括从油箱出口开始依次连接的第三球阀、第二吸油过滤器、第二油泵和第四球阀，其中第二油泵与第二变频电机连接。

第三支路包括从油箱出口开始连接的电磁卸荷阀100，该支路上安装有第一压力传感器51。

第四支路包括与油箱出口连接的第一溢流阀61。

第一支路、第二支路、第三支路和第四支路并联，且均通过连接同一个管路过滤器14回到燃油总管3和电路主回路上。管路过滤器14经过并联的第五支路和第六支路依次连接第一防爆流量计31、单向阀110、加热器17、第二防爆流量计32、测试装置、第三防爆流量计33、第二溢流阀61、油路冷却装置、I级回油过滤器15、II级回油过滤器16、第四防爆流量计34，最后连接回油箱进口。

其中，第五支路包括连接在管路过滤器14和第一防爆流量计31之间的第五球阀45和比例流量阀7；第六支路包括连接在管道过滤器和第一防爆流量计31之间的精密调速阀8；通过第五支路和第六支路能够很好地进行燃油总管3中的燃油流量和压力。

其中，在第五支路、第六支路出口与第一防爆流量计31之间安装有第二压力传感器52和第一温度传感器121，在加热器17和第二防爆流量计32之间安装有第三压力传感器53和第二温度传感器122，在第三防爆流量计33和第二溢流阀61之间安装有第三温度传感器123和第四压力传感器54，在油路冷却装置和I级回油过滤器15之间安装有第四温度传感器124和第六压力传感器56。

此外，在第二溢流阀61的两端并联有第六球阀46和比例压力阀9形成的第七支路，同时，在第七支路上安装有第五压力传感器55。

本实施例中使用的测试装置和油路冷却装置都是直接采用的现有设备，在此不做赘述。

本实施例的总控制电路中采用现有可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器分别与各级检测控制电路中的压力传感器和流量传感器连接,可编程逻辑控制器接收从压力传感器和流量传感器传递来的压力信号P(mv)和流速信号Q(mv)，并根据在可编程逻辑控制器中预先存储的压力范围值P(sv)和流速范围值Q(sv)，控制与可编程逻辑控制器连接的该级检测电路中的压力调节阀和流量调节阀进行工作，分别调节得到当前压力值P(sm)和当前流速值Q(sm)。具体控制方法为，当可编程逻辑控制器接收到的压力信号P(mv)小于预设压力范围值P(sv)时，可编程逻辑控制器使压力调节阀正转，将当前压力值P(sm)调高；当可编程逻辑控制器接收到的压力信号P(mv)大于预设压力范围值P(sv)时，可编程逻辑控制器使压力调节阀反转，将当前压力值P(sm)调低。

当可编程逻辑控制器接收到的流速信号Q(mv)小于预设流速范围值Q(sv)，可编程逻辑控制器使流量调节阀反转，同时使开口变大，将当前流速值Q(sm)调高；当可编程逻辑控制器接收到的流速信号Q(mv)大于预设流速范围值Q(sv)，可编程逻辑控制器使流量调节阀正转，同时使开口变小，将当前流速值Q(sm)降低。

在本实施例中，第一防爆流量计31至第四防爆流量计34，均为与可编程逻辑控制器连接的流量传感器，第一压力传感器51至第六压力传感器56，均为与可编程逻辑控制器连接的压力传感器，而比例流量阀7和精密调速阀8可作为流量调节阀，比例压力阀9、电磁卸荷阀100和六个球阀可作为压力调节阀。

本实施例中介质压力、流量和温度参数控制精度为0.5％。

本实施例结合流量传感器，由电气集成控制，使用变频电机驱动、变量泵、比例流量阀7，精确控制流量、压力和温度；压力控制选用比例先导溢流阀、远程调压溢流阀组合实现0-21MPa的流量控制；温度控制采用管路加热器17，加热器17进出口配置温度传感器，实时监测介质温度值，与电气控制结合，通过采集前后温差数据调节加热功率，按照现有程序控制输出介质温度；而整个油路中的油液可循环使用，通过采用现有的冷却循环系统作为本实施例中的油路冷却装置，将经过此处的油液经过冷却后再回到燃油总管3中循环使用。

本实施例采用防爆变频电机、变量泵、比例流量阀7与流量传感器组合，电气控制可实现系统流量稳定；双电机泵组备份使用，避免因电机泵组故障影响试验；加热器17集成电脑控制，根据检测加热器17温度值自动矫正输出介质温度，加热器17控制系统预留远程控制接口，可实现远程控制，提高安全操作性；管路压力、流量、温度等信息通过现有技术集成面板显示，可远程监控系统分段介质压力、温度、流量状态。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.发动机耐火试验油路精度自动化控制系统，其特征在于：包括分别与燃油泵调节器、燃油分配器、燃油总管、燃油喷嘴和放油活门连接，用来控制对应出油量的多级检测控制电路以及与所有检测控制电路连接的总控制电路；所述总控制电路按照预先设置的先后顺序逐级检测控制每个部件的出油量；

每级检测控制电路均包括流量传感器和电磁阀；所述电磁阀包括多个用来控制燃油通道大小的旋转角度状态；

通过对发动机耐火试验油路中的各个部件进行逐级检测和控制，控制介质压力、流量和温度参数精度，模拟发动机的工作情况。

2.根据权利要求1所述的发动机耐火试验油路精度自动化控制系统，其特征在于：还包括燃油分配器，所述燃油分配器包括壳体，壳体上开设有燃油进口以及具有多级油路出口的油路分配出口，燃油进口与油路分配出口之间设有用于通过燃油压力逐级开启油路分配出口的流量控制阀以及用于通过燃油压力逐级开启油路分配出口和发动机停止时发动机燃油总管内的燃油返回进行储存的活塞油箱机构；流量控制阀的油路逐级开启方向与活塞油箱机构的油路逐级开启方向相反。

3.根据权利要求2所述的发动机耐火试验油路精度自动化控制系统，其特征在于：流量控制阀通过燃油进口输入的燃油压力由下至上逐级开启油路分配出口；活塞油箱机构通过燃油进口输入的燃油压力由上至下逐级开启油路分配出口。

4.根据权利要求2所述的发动机耐火试验油路精度自动化控制系统，其特征在于：流量控制阀通过燃油进口输入的燃油压力由上至下逐级开启油路分配出口；活塞油箱机构通过燃油进口输入的燃油压力由下至上逐级开启油路分配出口。

5.根据权利要求1所述的发动机耐火试验油路精度自动化控制系统，其特征在于：包括铝壳、电子控制器、定子组件、转子和阀片，所述的铝壳上设有相通的出油口和进油口，所述的阀片设置在所述进油口和所述出油口之间，所述的电子控制器设置在所述铝壳的一端，在所述铝壳的内腔中安装有固定轴，在所述的固定轴上套设有所述的定子组件，所述的电子控制器导电连接所述的定子组件，所述的转子可转动安装在所述的铝壳内腔中并与所述的定子组件相对应，所述的转子与所述的阀片同轴固定连接，所述的转子与所述的阀片同轴固定连接，所述的固定轴和所述的转子之间设有通过磁力吸引作用的磁力复位装置，所述的转子通过所述的磁力复位装置可始终保持有回转至初始状态的回转力。

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