CN113775452B

CN113775452B - 一种发动机燃油分配装置

Info

Publication number: CN113775452B
Application number: CN202010518184.6A
Authority: CN
Inventors: 王超; 单亚杰; 柳海波
Original assignee: AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Current assignee: AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2040-06-09
Also published as: CN113775452A

Abstract

本发明涉及一种发动机燃油分配装置。该发动机燃油分配装置包括分配活门、电液伺服阀和直线位移传感器，分配活门接受来自HMU的计量燃油，电液伺服阀接受发动机EEC的控制信号，并根据控制信号来调节分配活门的活门开度，使分配活门按分配比例将计量燃油分配给主燃级喷嘴油路和预燃级喷嘴油路，直线位移传感器获取分配活门的阀芯位置并反馈至发动机EEC，发动机燃油分配装置还包括一压差控制活门，压差控制活门用于保持分配活门的计量燃油油路和预燃级喷嘴油路的恒定压差。本发明提出了一种发动机燃油分配装置，能实现计量燃油油路与预燃级喷嘴油路间的压差稳定，进而提升分配活门的分配比例的控制精度。

Description

一种发动机燃油分配装置

技术领域

本发明涉及航空发动机的制造技术领域，尤其涉及一种发动机燃油分配装置。

背景技术

低耗油率、低污染、低排放是未来民航发动机燃烧技术的主要发展趋势。对进入燃烧室燃烧区的燃油进行连续可调的燃油分配技术，可以实现降低氮氧化物、一氧化碳等等污染物的排放，进而达到低污染燃烧的目的，以及提高发动机在不同工作状态下的燃油效率等指标。

燃油分配器根据发动机不同的需求，将计量后的燃油进行不同比例的分配后，供给至燃烧室燃烧区。既提高发动机在不同状态下的燃烧效率，也实现低污染燃烧的目的。

图1示出了现有技术中的发动机燃油分配装置的结构原理图。如图所示，传统航空发动机的燃油分配装置100主要包括：分配活门101、电液伺服阀(EHSV)102、直线位移传感器(LVDT)103。燃油分配装置100的分配活门101通过计量燃油油路104接受来自HMU(主发动机提供燃油调节的组件)的计量燃油，按照给定比例分配给主燃级喷嘴油路105和预燃级喷嘴油路106。

其中，分配活门102的开度面积大小决定了活门油路的流阻，电液伺服阀(EHSV)102接受来自EEC的控制信号，通过控制油控制分配活门101的活门开度面积的大小来调节油路的流阻，进而控制分配给主燃级的燃油流量。直线位移传感器(LVDT)106，将分配活门101的阀芯位置信号反馈至EEC。

图2示出了现有技术中的发动机燃油分配装置的分配原理图。如图所示，传统航空发动机的燃油分配装置100在计量燃油油路104、主燃级喷嘴油路105和预燃级喷嘴油路106各自设置了压力测点M1～M3，以及流量测点N1～N3，根据流量数公式，预燃级喷嘴油路106的流量Q3为：

预燃级分配比例X为：

其中，FN是流量数，可用来表示油路的流阻特性，FN₃表示预燃级喷嘴油路106的流量数，与分配活门的活门开度L相关FN＝f1(L)；ΔP是油路进出口的压降，ΔP₃表示预燃级喷嘴油路106的压降也与分配活门的开度相关ΔP＝f2(L)。

综上，预燃级燃油油路分配比例X可表示为关于活门开度L的非线性函数：

分配比例的精度，取决于分配活门的阀芯位置的控制精度。图3示出了分配比例与分配活门开度面积函数曲线示意图。如图所示，X轴代表分配活门的活门开度(阀芯位移)，Y轴代表分配比例。曲线的初始段斜率较大，意味着，活门开度上的微小误差，会造成分配比例的严重偏移，分配活门需要具备很高的阀芯位置控制精度，才能较为准确的实现小分配比例的预燃级分配控制。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种发动机燃油分配装置，能实现计量燃油油路与预燃级喷嘴油路间的压差稳定，进而提升分配活门的分配比例的控制精度。

具体地，本发明提出了一种发动机燃油分配装置，包括分配活门、电液伺服阀和直线位移传感器，所述分配活门接受来自HMU的计量燃油，所述电液伺服阀接受发动机EEC的控制信号，并根据所述控制信号来调节所述分配活门的活门开度，使所述分配活门按分配比例将所述计量燃油分配给主燃级喷嘴油路和预燃级喷嘴油路，所述直线位移传感器获取所述分配活门的阀芯位置并反馈至发动机EEC，其特征在于：

所述发动机燃油分配装置还包括一压差控制活门，所述压差控制活门用于保持所述分配活门的计量燃油油路和所述预燃级喷嘴油路的恒定压差。

根据本发明的一个实施例，所述压差控制活门设置在所述分配活门与预燃级喷嘴油路之间，所述压差控制活门的一端接入所述分配活门的计量燃油油路，另一端接入所述预燃级喷嘴油路。

根据本发明的一个实施例，所述压差控制活门包括可移动的控制阀芯及设置于所述控制阀芯一端的弹簧，所述压差控制活门通过所述控制阀芯和弹簧来保持所述分配活门的计量燃油油路和所述预燃级喷嘴油路的恒定压差。

根据本发明的一个实施例，所述分配活门的分配比例X为：

其中，ΔP为所述分配活门的计量燃油油路和所述预燃级喷嘴油路的压差，Q1为计量燃油油路的流量，f1(L)为所述分配活门的活门开度L的函数。

根据本发明的一个实施例，所述直线位移传感器获取所述分配活门的阀芯位置，转换成阀芯位置的电信号后反馈至所述发动机EEC。

根据本发明的一个实施例，所述控制信号的形成基于所述发动机的工作状态及所述直线位移传感器获取的阀芯位置的电信号。

根据本发明的一个实施例，所述分配活门、电液伺服阀和直线位移传感器实现计量燃油分配的闭环控制。

根据本发明的一个实施例，还包括质量块，所述转接段上设有质量块安装孔，所述质量块安装孔用于放置所述质量块。

本发明提供的一种发动机燃油分配装置，利用压差控制活门来实现计量燃油油路与预燃级喷嘴油路间的压差稳定，进而提升分配活门的分配比例的控制精度。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了现有技术中的发动机燃油分配装置的结构原理图。

图2示出了现有技术中的发动机燃油分配装置的分配原理图。

图3示出了分配比例与分配活门开度面积函数曲线示意图。

图4示出了本发明一个实施例的发动机燃油分配装置的结构原理图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

发动机燃油分配装置 101、201 分配活门 101、201

电液伺服阀 102、202 直线位移传感器 103、203

计量燃油油路 104、204 主燃级喷嘴油路 105、205

预燃级喷嘴油路 106、206 压差控制活门 207

控制阀芯 208 弹簧209

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图4示出了本发明一个实施例的发动机燃油分配装置的结构原理图。如图所示，一种发动机燃油分配装置200包括分配活门201、电液伺服阀202和直线位移传感器203和压差控制活门207。

其中，分配活门201、电液伺服阀202和直线位移传感器203分别相当于图1现有技术中的分配活门101、电液伺服阀102和直线位移传感器103。其中，分配活门201接受来自HMU的计量燃油，电液伺服阀202接受发动机EEC的控制信号，并根据控制信号来调节分配活门201的活门开度，即通过活门开度面积的大小来调节油路的流阻，使分配活门201按分配比例将来自计量燃油油路204的计量燃油分配给主燃级喷嘴油路205和预燃级喷嘴油路206。直线位移传感器203获取分配活门201的阀芯位置并反馈至发动机EEC。

进一步的，压差控制活门207用于保持分配活门201的计量燃油油路204和预燃级喷嘴油路206的恒定压差。

较佳地，压差控制活门207设置在分配活门201与预燃级喷嘴油路206之间，压差控制活门207的一端接入分配活门201的计量燃油油路204(计量燃油入口)，另一端接入预燃级喷嘴油路206(油路出口)。压差控制活门207通过其两端来接受压差信号。更佳地，压差控制活门207包括可移动的控制阀芯208及设置于控制阀芯208一端的弹簧209。压差控制活门207通过控制阀芯208和弹簧209来保持分配活门201的计量燃油油路204和预燃级喷嘴油路206的恒定压差。

较佳地，分配活门201的分配比例X为：

其中，ΔP为分配活门201的计量燃油油路204和预燃级喷嘴油路206的压差，Q1为计量燃油油路204的流量，f1(L)为分配活门201的活门开度L的函数。

因为压差控制活门207的控制压差的作用，使得ΔP为恒定值，同时Q1为计量燃油油路204的流量，也是恒定值。相对于现有技术的分配活门201的分配比例

由于

为恒定值，使得函数曲线的线性度得到了改善，进而提高了分配比例控制的精度。改善了现有技术中由于受限于直线位移传感器203(LVDT)106的精度上限，所带来的分配活门201的阀芯无法准确的移动至指定位置的问题。压差控制活门207解决了因分配活门201的活门开度不准确造成的分配比例控制精度低的问题。

较佳地，直线位移传感器203获取分配活门201的阀芯位置，转换成阀芯位置的电信号后反馈至发动机EEC。更佳地，发动机EEC的控制信号的形成基于发动机的工作状态及直线位移传感器203获取的阀芯位置的电信号。

较佳地，发动机燃油分配装置的分配活门、电液伺服阀和直线位移传感器实现计量燃油分配的闭环控制。

本发明提供的一种发动机燃油分配装置具有如下有益效果：

1、提升分配活门的分配比例的控制精度。

2、实现了计量燃油油路与预燃级喷嘴油路之间的恒定压差。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims

1.一种发动机燃油分配装置，包括分配活门、电液伺服阀和直线位移传感器，所述分配活门接受来自HMU的计量燃油，所述电液伺服阀接受发动机EEC的控制信号，并根据所述控制信号来调节所述分配活门的活门开度，使所述分配活门按分配比例将所述计量燃油分配给主燃级喷嘴油路和预燃级喷嘴油路，所述直线位移传感器获取所述分配活门的阀芯位置并反馈至发动机EEC，其特征在于：

所述发动机燃油分配装置还包括一压差控制活门，所述压差控制活门设置在所述分配活门与预燃级喷嘴油路之间，所述压差控制活门的一端接入所述分配活门的计量燃油油路，另一端接入所述预燃级喷嘴油路，所述压差控制活门用于保持所述分配活门的计量燃油油路和所述预燃级喷嘴油路的恒定压差。

2.如权利要求1所述的发动机燃油分配装置，其特征在于，所述压差控制活门包括可移动的控制阀芯及设置于所述控制阀芯一端的弹簧，所述压差控制活门通过所述控制阀芯和弹簧来保持所述分配活门的计量燃油油路和所述预燃级喷嘴油路的恒定压差。

3.如权利要求1所述的发动机燃油分配装置，其特征在于，所述分配活门的分配比例X为：

4.如权利要求1所述的发动机燃油分配装置，其特征在于，所述直线位移传感器获取所述分配活门的阀芯位置，转换成阀芯位置的电信号后反馈至所述发动机EEC。

5.如权利要求4所述的发动机燃油分配装置，其特征在于，所述控制信号的形成基于所述发动机的工作状态及所述直线位移传感器获取的阀芯位置的电信号。

6.如权利要求5所述的发动机燃油分配装置，其特征在于，所述分配活门、电液伺服阀和直线位移传感器实现计量燃油分配的闭环控制。