CN111927637B - 一种燃油应急供油机构及应急供油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于燃油供油技术,具体涉及一种燃油应急供油机构及应急供油方法。本发明燃油应急供油机构包括电磁阀、油路转换活门、计量活门、最小压力停车活门以及恒定供油活门。所述油路转换活门内设置有阀芯,使得油路转换活门内部形成有低压腔和阀芯过油腔,计量活门输出燃油通过油路转换活门连通发动机燃烧室,电磁阀控制高压油和低压油的连通,恒定供油活门的出口连通油路转换活门,且油路转换活门内的阀芯过油腔与发动机燃烧室连通。本发明燃油应急供油机构设计巧妙,结构简单,有效提高发动机工作安全性和可靠性。同时,调试简单,工艺性强,易于实施,具有较大的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明属于燃油供油技术,具体涉及一种燃油应急供油机构及应急供油方法。
背景技术
对于数字电子式燃油控制系统,燃油调节器是其关键执行结构,主要执行燃油增压、根据电子控制器的指令提供计量燃油及燃油关断等功能。为提高燃油调节器工作可靠性,通常做法是电气/机械双余度或设置备份机械控制机构。电气/机械双余度的前提是电子控制器工作正常,如发生电子控制器死机、掉电等极端情况,则电气/机械双余度仍无法保证燃油调节器正常实现功能。设置备份机械控制机构,虽可有效避免上述情况,但其结构十分复杂,带来燃油调节器整机重量/体积显著增大,不利于发动机推/功重比参数及附件整体布局。
因此,有必要在当前FADEC控制系统燃油调节器基础上,以较少的结构增加,实现在燃油调节器或电子控制器任意失效时,均能够提供发动机稳定供油,避免熄火造成飞机事故。
发明内容
本发明的技术问题为:提供一种结构简单,安全可靠的燃油应急供油机构及应急供油方法。
本发明的技术方案:一种燃油应急供油机构,其特征在于,包括电磁阀、油路转换活门、计量活门、压差活门、定压活门、位移传感器、最小压力停车活门以及恒定供油活门,其中,所述油路转换活门内设置有中部尺寸较小的阀芯,使得油路转换活门内部形成有低压腔和过油腔,计量活门输出燃油通过油路转换活门内部过油腔连通发动机燃烧室,电磁阀控制低压回油与油路转换活门的连通。其中,高压油分别连通恒定供油活门阀芯端部和油路转换活门的阀芯端部,低压油通过电磁阀连通油路转换活门的低压腔,恒定供油活门的出口与油路转换活门的过油腔连通,油路转换活门内的阀芯过油腔通过最小压力停车过油孔与发动机燃烧室连通。
所述油路转换活门内阀芯两侧端部设置有密封胶圈,其中,临近低压腔的端部上套设有弹簧。
所述恒定供油活门的阀芯为内凹形阀芯,该阀芯中部为空腔,临近出口端部设置有用于套接弹簧的台阶。
所述阀芯台阶处中心设置有通油孔,用于保持恒定供油活门阀芯两侧油压恒定。
所述通油孔直径在4.9~5.1mm、初始弹簧力为60~68N、阀套回油窗口距离端部为9~11mm位置,使得弹簧力与回油量与窗口位置约束关系。利用回油流量对恒定供油活门供油量进行控制。
所述计量活门的出口型面为指数型,型面上不同位置设置有对应不同出油孔,连接相应压力传感器,用于控制大节流比燃油流量。
所述计量活门内部阀芯端部设置有位移传感器,用于控制计量活门型面开度。
所述计量活门的型面上设置的出油孔分别连接定压活门、压差活门。
一种基于所述的燃油应急供油机构的应急供油方法,在正常工作状态下,电磁阀不通电,油路转换活门在弹簧力作用下移动至底部,此时,计量活门通过转化活门及最小压力停车活门过油腔提供发动机所需燃油,在该状态下,由于恒定供油活门前、后压力相同,故在弹簧力作用下,回油窗口处于封闭状态,无泵后高压燃油损失;
在紧急情况下,飞机驾驶舱给电磁阀通电,电磁阀控制油推动油路转换活门阀芯上移,切断主控油路与出口油路通路,同时连接恒定供油活门与出口油路,实现应急供油。
应急供油时,多余燃油通过恒定供油活门上的回油孔回流到齿轮泵。
本发明的有益效果为:本发明燃油应急供油机构设计巧妙,结构简单,在不需要额外传统燃油机械备份时,能够为发动机提供应急燃油,有效提高发动机工作安全性和可靠性。同时,调试简单,工艺性强,易于实施,降低研制难度,具有较大的实际应用价值。
附图说明
图1是正常供油状态原理图
图2是应急供油状态原理图
其中,1-电磁阀、2-油路转换活门、3-恒定供油活门、4-最小压力停车活门、5-计量活门、6-位移传感器、7-定压活门、8-压差活门。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,以下结合附图及具体实施例,对本申请作进一步地详细说明。为简单起见,以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
请同时参阅图1和图2,本发明燃油应急供油机构包括电磁阀、油路转换活门、计量活门以及恒定供油活门,其中,所述油路转换活门内设置有中部尺寸较小的阀芯,使得油路转换活门内部形成有低压腔和过油腔,计量活门输出燃油通过油路转换活门内部过油腔连通发动机燃烧室,电磁阀控制低压回油与油路转换活门的连通。其中,高压油分别连通恒定供油活门阀芯端部和油路转换活门的阀芯端部,低压油通过电磁阀连通油路转换活门的低压腔,恒定供油活门的出口与油路转换活门的过油腔连通,油路转换活门内的阀芯过油腔通过最小压力停车过油孔与发动机燃烧室连通。此种结构用于在控制器失效紧急情况下,飞机驾驶舱给电磁阀通电,电磁阀控制油推动油路转换活门阀芯上移,切断主控油路与出口油路通路,同时连接恒定供油活门与出口油路,实现稳定应急供油。
所述油路转换活门内阀芯两侧端部设置有密封胶圈,其中,临近低压腔的端部上套设有弹簧。密封形式为动密封,设有密封胶圈及保护圈,弹簧随燃油压差变化带动阀芯移动,阀芯通过位移利用密封结构开关阀套上过油口,实现燃油转换功能。
所述恒定供油活门的阀芯为内凹形阀芯,该阀芯中部为空腔,临近出口端部设置有用于套接弹簧的台阶,弹簧用于控制回油口的开启。
所述阀芯台阶处中心设置有通油孔,用于保持恒定供油活门阀芯两侧油压恒定。当应急电磁阀启动时,燃油从此处通过去往转换活门过油腔去往发动机燃烧室。
本实施例中,所述通油孔直径在5mm、初始弹簧力为64N、阀套回油窗口距离端部为10mm位置,具体实施时,应急状态燃油量需求为一定量,则需将多余燃油通过阀套上窗口返回到齿轮泵前,通过设定窗口开口面积的大小,控制回油量,通过弹簧力与回油量与窗口位置约束关系,利用回油流量对恒定供油活门供油量进行控制。
所述计量活门的出口型面为指数型,型面上不同位置设置有对应不同出油孔,连接相应压力传感器,此类型计量活门型面适用于大节流比燃油(最大燃油流量及最小燃油流量的比值)便于控制器信号给定控制。
所述计量活门内部阀芯端部设置有位移传感器,用于控制计量活门型面开度。通过控制器给定电液伺服阀信号传递给线位移传感器,带动计量活门阀芯移动,控制计量窗口面积打开大小,进而调节准确流量。
所述计量活门的型面上设置的出油孔分别连接定压活门、压差活门,所述定压活门用于提供稳定恒压油,压差活门用于保持计量活门前后活门压差恒定。
基于所述的燃油应急供油机构,本发明提供了一种新的燃油应急供油方法,在正常工作状态下,电磁阀不通电,油路转换活门在弹簧力作用下移动至底部,此时,计量活门通过阀芯过油腔提供发动机所需燃油,在该状态下,由于恒定供油活门前、后压力相同,故在弹簧力作用下,回油窗口处于封闭状态,无泵后高压燃油损失。
在紧急情况下,飞机驾驶舱给电磁阀通电,电磁阀控制油推动油路转换活门阀芯上移,切断主控油路与出口油路通路,同时连接恒定供油活门与出口油路,实现应急供油。在控制器等故障失效的状态下,飞机可以通过手动调节,实现发动机燃油共给,保证飞机正常工作。
应急供油时,多余燃油通过恒定供油活门上的回油孔回流到齿轮泵。将多余燃油返还至齿轮泵的同时还可以降低温升。
为提高燃油调节器工作可靠性,有别于现有技术所采用的电气/机械双余度或设置备份机械控制机构,一旦发生电子控制器死机、掉电等极端情况,则电气/机械双余度仍无法保证燃油调节器正常实现功能。而设置备份机械控制机构,虽可有效避免上述情况,但其结构十分复杂,带来燃油调节器整机重量/体积显著增大,不利于发动机推/功重比参数及附件整体布局。本发明燃油应急供油机构设计巧妙,结构极为精简,在不需要额外传统燃油机械备份的情况下,仅在增加两个活门的基础上,既可为发动机提供应急燃油,并相对于常规电气/机械双余度或设置备份机械控制机构,大幅提高了发动机工作安全性和可靠性。同时从产品设计角度出发,由于本发明燃油应急供油机构的结构不仅设计性强,且结构简洁,工艺性也很强,零件加工难度低,产品调试简单方便,易于实施,有效地降低了系统复杂度,降低了研制难度,相对于常规技术具有显著的技术进步,而且本发明不限于应用航空发动机燃油应急供油,也可适用于其他工业机构的燃油应急供油,如船舶、汽车等,其适用性广,具有突出的实际应用价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种燃油应急供油机构,其特征在于,包括电磁阀(1)、油路转换活门(2)、计量活门(5)、压差活门(8)、定压活门(7)、位移传感器(6)、最小压力停车活门(4)以及恒定供油活门(3),其中,所述油路转换活门内设置有中部尺寸较小的阀芯,使得油路转换活门内部形成有低压腔和过油腔,计量活门输出燃油通过油路转换活门内部过油腔连通发动机燃烧室,其中,高压油连通恒定供油活门阀芯端部,恒定供油活门的出口与油路转换活门的过油腔连通,油路转换活门内的过油腔通过最小压力停车活门过油孔与发动机燃烧室连通;所述计量活门内部阀芯端部设置有位移传感器,用于控制计量活门型面开度;所述计量活门的型面上设置的出油孔分别连接定压活门、压差活门;定压活门用于提供稳定恒压油,压差活门用于保持计量活门前后活门压差恒定;
在正常工作状态下,电磁阀不通电,油路转换活门的阀芯在弹簧力作用下移动至底部,此时,计量活门通过油路转换活门及最小压力停车活门过油孔提供发动机所需燃油,由于恒定供油活门前、后压力相同,故在恒定供油活门中弹簧的弹簧力作用下,恒定供油活门的回油窗口处于封闭状态,无泵后高压燃油损失;
在紧急情况下,飞机驾驶舱给电磁阀通电,电磁阀控制油推动油路转换活门阀芯上移,切断计量活门与油路转换活门过油腔之间的油路,同时连通恒定供油活门与油路转换活门过油腔之间的油路,实现稳定应急供油。
2.根据权利要求1所述的燃油应急供油机构,其特征在于,所述油路转换活门内阀芯两侧端部设置有密封胶圈,其中,临近低压腔的端部上套设有弹簧。
3.根据权利要求1所述的燃油应急供油机构,其特征在于,所述恒定供油活门的阀芯为内凹形阀芯,该内凹形阀芯中部为空腔,临近出口端部设置有用于套接弹簧的台阶。
4.根据权利要求3所述的燃油应急供油机构,其特征在于,所述恒定供油活门的阀芯的台阶处中心设置有通油孔,用于保持恒定供油活门阀芯两侧油压恒定。
5.根据权利要求4所述的燃油应急供油机构,其特征在于,所述通油孔直径在4.9~5.1mm,通过设定恒定供油活门的回油窗口的开口面积的大小,控制回油流量,利用回油流量对恒定供油活门供油量进行控制。
6.根据权利要求1所述的燃油应急供油机构,其特征在于,所述计量活门的出口型面为指数型,连接相应压力传感器,用于控制大节流比燃油流量。
7.一种基于权利要求1至6任一项所述的燃油应急供油机构的应急供油方法,其特征在于,在正常工作状态下,电磁阀不通电,油路转换活门的阀芯在弹簧力作用下移动至底部,此时,计量活门通过油路转换活门及最小压力停车活门过油孔提供发动机所需燃油,由于恒定供油活门前、后压力相同,故在恒定供油活门中弹簧的弹簧力作用下,恒定供油活门的回油窗口处于封闭状态,无泵后高压燃油损失;
在紧急情况下,飞机驾驶舱给电磁阀通电,电磁阀控制油推动油路转换活门阀芯上移,切断计量活门与油路转换活门过油腔之间的油路,同时连通恒定供油活门与油路转换活门过油腔之间的油路,实现稳定应急供油。
8.根据权利要求7所述的应急供油方法,其特征在于,应急供油时,多余燃油通过恒定供油活门上的回油窗口回流到齿轮泵。
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