DE2065286A1

DE2065286A1 - FUEL INJECTION SYSTEM FOR VEHICLE GAS TURBINE

Info

Publication number: DE2065286A1
Application number: DE19702065286
Authority: DE
Inventors: Franz Eheim
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-08-27
Filing date: 1970-08-27
Publication date: 1973-03-08

Description

Anlage zur Patent anmeldung Kraftstoffeinspritzanlage für Fahrzeug-Gasturbinen Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für Fahrzeug-Gasturbinen mit einer Einspritzpumpe und einer elektronischen Regelungseinrichtung zur drehzahlabhängigen Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge und mit einem elektronischen Überachungsteil für die maximale Drehzahl und die maximale Betriebstemperatur.System for patent registration Fuel injection system for vehicle gas turbines The invention relates to a fuel injection system for vehicle gas turbines an injection pump and an electronic control device for speed-dependent Regulation of the fuel injection quantity and with an electronic monitoring part for the maximum speed and the maximum operating temperature.

Derartige Vorrichtungen dienen dazu, Fahrzeug-Gasturbinen entsprechend den Erfordernissen exakt zu regeln und eine Überschreibung einer festgelegten Höchstdrehzahl und Höchsttemperatur zu vermeiden. Es ist jedoch notwendig, daß bei fehlerhaftem Arbeiten der Regelungseinrichtung bzw. beim Ausfall von Teilen dieser5 was bei einer elektronischen Regelung mit Sicherheit nicht vermieden werden kann, Vorrichtungen zu schaffen, die den Betrieb der Kraftstoffeinspritzanlage in einem solchen Falle möglichst schnell unterbrechen, bevor durch fehlerhaftes Arbeiten der Regelung größere Schaentstehen.Such devices are used to suit vehicle gas turbines to regulate the requirements exactly and to overwrite a specified maximum speed and avoid maximum temperature. However, it is necessary that if the Work of the control device or if parts of it fail electronic regulation surely cannot be avoided devices to create the operation of the fuel injection system in such a case Interrupt as soon as possible before larger ones due to incorrect operation of the control system Scattering.

Es sind Anordnungen bekannt, bei denen die Einspritzmenge über ein magnetisch betätigtes Ventil elektronisch geregelt wird. Die vollständige Unterbrechung des Kraftstoffflußes erfolgt bei dieser Anordnung jedoch mit dem Regelventil.Eine schnelle und sichere Abschaltung bei Ausfall eines elektronischen Bauelementes bzw. bei Überschreitung der eingestellten Maximalwerte von Drehzahl und Temperatur ist hierbei nicht gesichert.Arrangements are known in which the injection quantity over a solenoid operated valve is electronically controlled. The complete break of the fuel flow takes place with this arrangement with the control valve fast and safe shutdown in the event of failure of an electronic component or when the set maximum values for speed and temperature are exceeded not secured here.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die obige Erfordernisse erfüllt.The object of the invention is to provide a device, the above Requirements met.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mit dem Überwachungsteil ein durch einen Elektromagneten gegen die Kraft einer Feder betätigbares Schnellschlußventil steuerbar ist, das in einer Kraftstoffleitung der Einspritzpumpe angeordnet ist und bei stromloser Magnetwicklung durch die vorgespannte Feder die Kraftstoffleitung sperrt. Dies hat den Vorteil, daß eine schnelle und sichere Unterbrechung des Kraftstoffflußes bei Überschreitung der Grenzwerte von Drehzahl und Betriebstemperatur oder bei Ausfall der Stromversorgung des Elektromagneten erfolgt.This object is achieved in that with the monitoring part a quick-acting valve operated by an electromagnet against the force of a spring is controllable, which is arranged in a fuel line of the injection pump and when the magnet winding is de-energized, the pretensioned spring causes the fuel line locks. This has the advantage that a quick and safe interruption of the fuel flow when the limit values for speed and operating temperature are exceeded or in the event of a failure the power supply of the electromagnet takes place.

Bei Stromausfall bzw. Defekt eines elektronischen Bauteils wird das Ventil mechanisch geschlossen.In the event of a power failure or a defect in an electronic component, the Valve mechanically closed.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß das Schnellschlußventil stromaufwärts im Zulaufkanal zur Einspritzpumpe liegt und in Schließstellung einen Rücklaufkanal von der Druckseite der Einspritzpumpe zum Kraftstoffbehälter geöffnet hat. Dabei wird die Druckseite der Einspritzpumpe bzw. der Sitz des Ventils schlagartig entlastet5 so daß ein sicherer Verschluß dex Kraftstoffleitung gewährleistet ist, Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß das Schnellschlußventil unmittelbar vor der Einspritzdüse oder in einem mit der Düse gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist und bei stromloser Magnetwicklunge die Kraftstoffleitung zur Düse sperrt und einen Rücklaufkanal von der Druckseite der Einspritzpumpe zum Kraftstoffbehalter geöffnet hat.There is a further advantageous embodiment of the subject matter of the invention in that the quick-acting valve is upstream in the inlet channel to the injection pump and in the closed position a return channel from the pressure side of the injection pump has opened to the fuel tank. This is the pressure side of the injection pump or the seat of the valve is suddenly relieved5 so that a secure closure dex Fuel line is guaranteed, Another advantageous embodiment of the subject matter of the invention is that the quick-acting valve is directly arranged in front of the injection nozzle or in a housing common to the nozzle and when the magnet winding is de-energized, the fuel line to the nozzle blocks and a return channel from the pressure side of the injection pump to the fuel tank has opened.

Bei dieser Anordnung wird ebenfalls die Druckseite des Ventils entlastet, gleichzeitig aber auch gewährleistet, daß-die Einspritzpumpe und die Zumeßeinrichtung bei Abschaltung durch das Schnellschlußventil noch weiterhin vom Kraftstoff durchflossen werden und damit Schäden an den Passungsstellen durch Fressen bei Trockenlauf vermieden werden. Auch die Ansprechgeschwindigkeit des unmittelbar vor der Düse angeordneten Ventils wird wesentlich verbessert. Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Anordnung einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine zwei-wellen-Gas turbine mit verstellbarem Leitapparat vor der Arbeitsturbine und einer elektronischen Regeleinrichtung (Blockschaltbild),die die Einspritzmenge und die Leitapparateverstellung regelt, Fig. 2 einen Schnitt durch ein stromaufwärts im Zulaufkanal zur Einspritzpumpe angeordnetes Schnellschlußventil, Fig. 3 einen Schnitt durch ein vor der Düse angeordnetes Schnellschlußventil.With this arrangement, the pressure side of the valve is also relieved, but at the same time also ensures that the injection pump and the metering device When switched off by the quick-acting valve, the fuel continues to flow through and thus damage to the fitting points due to seizure during dry running is avoided will. Also the response speed of the one placed directly in front of the nozzle Valve is significantly improved. The invention is in one embodiment shown in the drawings and described in more detail below. They show: Fig. 1 shows a schematic arrangement of a fuel injection system for a two-shaft gas turbine with adjustable diffuser in front of the power turbine and an electronic one Control device (block diagram), which controls the injection quantity and the control apparatus adjustment regulates, Fig. 2 is a section through an upstream in the inlet channel to the injection pump arranged quick-closing valve, Fig. 3 is a section through a arranged in front of the nozzle Quick closing valve.

Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung einer Kraftstoffeinspritzanlage KA für eine für Fahrzeuge bestimmte Zwei-Wellen-Gasturbine mit einem Verdichter V für die Verbrennungsluft, einer Verdichterturbine VT, einem durch eine Steuereinrichtung LV hydraulisch verstellbaren Leitapparat L vor der Arbeitsturbine AT und einem WärmetauscRer WT, in dem die Verbrennungsluft durch Abgas erwärmt wird.Fig. 1 shows schematically the arrangement of a fuel injection system KA for a two-shaft gas turbine with a compressor intended for vehicles V for the combustion air, one Compressor turbine VT, one through a control device LV hydraulically adjustable diffuser L in front of the power turbine AT and a heat exchanger WT, in which the combustion air is heated by exhaust gas.

Die Kraftstoffeinspritzanlage KA enthält eine von der Verdichterturbine VT angetriebene Einspritzpumpe 3, die aus einem Kraftstofftank K Kraftstoff über ein Zumeßventil, an dem ein Differenzdruckventil 4 eine konstante Druckdifferenz aufrechterhält und dessen ,Steuerschieber elektromagnetisch von einem Mengenstellwerk 5 betätigbar ist, zu Düsen D in einer Brennkammer BK fördert. Der gewünschte Betriebszustand der Gasturbine läßt sich am Gaspedal A willkürlich einstellen, wobei die Stellung des Pedals A den Sollwert für den elektronischen Regler ER darstellt. Der tatsächliche Betriebszustand der Gasturbine wird dem elektronischen Regler ER einerseits von einem induktiven Rückmeldeglied 6, das mit dem Steuerschieber des Zumeßventils verbunden ist und auf dessen Stellung, die der Durchflußmenge gleichzusetzen ist, anspricht und andererseits von einem mit der Einspritzpumpenwelle 2 verbundenen induktiven Drehzahlgeber 8 gemeldet. Bei Abweichung von der Sollwertvorgabe erfolgt dann durch ein entsprechendes Signal vom elektronischen Regler ER eine Korrektur des Durchflußquerschnittes am Zumeßventil.The fuel injection system KA contains one of the compressor turbine VT driven injection pump 3, from a fuel tank K fuel over a metering valve on which a differential pressure valve 4 has a constant pressure difference maintains and its, control slide electromagnetically from a quantity control unit 5 can be actuated, promotes to nozzles D in a combustion chamber BK. The desired operating status the gas turbine can be set arbitrarily on the accelerator pedal A, the position of the pedal A represents the setpoint value for the electronic controller ER. The real one The operating state of the gas turbine is on the one hand of the electronic controller ER an inductive feedback element 6, which is connected to the control slide of the metering valve and its position, which is to be equated with the flow rate, responds and on the other hand by an inductive connected to the injection pump shaft 2 Speed sensor 8 reported. If there is a deviation from the setpoint specification, then takes place through a corresponding signal from the electronic controller ER corrects the flow cross-section at the metering valve.

Weiterhin überwacht der elektronische Regler ER die maximal zulässige Drehzahl und die maximal zulässige Temperatur T, um bei Überschreitung dieser Grenzwerte den Stromkreis des vor der Ein spritzpumpe angeordneten magnetgesteuerten Schnellschlußventils 9 zu unterbrechen,odurch die Kraftstoffzufuhr zur Einspritzpumpe 3 gesperrt und gleichzeitig das hydraulische System stromabwärts der Einspritzpumpe entlastet wird.The electronic controller ER also monitors the maximum permissible Speed and the maximum permissible temperature T, in order to exceed these limit values the circuit of the arranged in front of the injection pump A solenoid-operated quick-acting valve 9 to interrupt, or blocked by the fuel supply to the injection pump 3 and at the same time the hydraulic system downstream of the injection pump is relieved.

Ein Überdruckventil 10 zwischen Pumpendruck- und -saugseite begrenzt den Maximaldruck in der Kraftstoffeinspritzanlage KA, In Fig. 2 ist mit 11 die Zuflußbohrung bezeichnet, durch die über die Bohrungen 12 und 13 der'Kraftstoff aus dem schematisch dargestellten Kraftstoffbehälter K von der Pumpe 3 angesaugt wird. In der Zuflußleitung 11, 12 befindet sich ein Schnellschlußventil 9, das über einen Kolbenschieber 18, der mittels einer Kupplung 19 mit dem Anker 20 des Elektromagneten 16 verbunden ist. Bei stromloser Magnetwicklüng schließt das Schnellschlußventil 9 aufgrund der Wirkung einer vorgespannten Feder 21 (in Fig. 2 nicht dargestellt, Anordnung jedoch gleich wie in Fig. 7)die Bohrung 12 zur Kraftstoffpumpe.A pressure relief valve 10 is limited between the pump pressure and suction side the maximum pressure in the fuel injection system KA, In Fig. 2 11 denotes the inflow bore through which the bores 12 and 13 der'Kraftstoff from the fuel tank K shown schematically from the pump 3 is sucked in. A quick-acting valve is located in the inflow line 11, 12 9, via a piston valve 18, which by means of a coupling 19 with the armature 20 of the electromagnet 16 is connected. When the magnet winding is de-energized, it closes the quick-closing valve 9 due to the action of a pretensioned spring 21 (in Fig. 2 not shown, but the same arrangement as in Fig. 7) the bore 12 for Fuel pump.

Gleichzeitig werden damit die Druck- und die Saugseite der Kraftstoffpumpe miteinander verbunden5 indem der Kraftstoff über die Rückströmbohrung 15, die Ringnut 23 und Bohrungen 24 in der Buchse 25 in den Ringraum 26 des Kolbenschiebers 18 gelangt. Der Ringraum 26 steht in dieser Stellung des Kolbenschiebers mit der Ringnut 27 und Bohrungen 28 in Verbindung, die in die Zuflußbohrung 11 münden.At the same time, the pressure and the suction side of the fuel pump become connected to each other5 by the fuel via the return flow hole 15, the annular groove 23 and bores 24 in the bushing 25 into the annular space 26 of the piston valve 18. The annular space 26 is in this position of the piston valve with the annular groove 27 and bores 28 in connection which open into the inflow bore 11.

Bei Ausfall der Elektronik, bei Überdrehzahl oder übertemperatur wird die Wicklung des Elektromagneten 16 stromlos und die Feder 21 schiebt den Anker 20 und somit den Kolbenschieber 18 nach oben, wodurch schlagartig der Kraftstoffzulauf zur Zahnradpumpe 3 durch das Schnellschlußventil 9 unterbrochen und gleichzeitig das hydraulische System auf der Druckseite der Zahnradpumpe entlastet wird, indem der Kraftstoff über die Rückströmbohrung 15 die Bohrung 24, die Ringnut 26 und die Bohrung 28 in die Zuflußbohrung 11 gelangen kann.If the electronics fail, if the speed is too high or if the temperature is too high the winding of the electromagnet 16 is de-energized and the spring 21 pushes the armature 20 and thus the piston slide 18 upwards, which suddenly causes the fuel supply to the gear pump 3 interrupted by the quick-action valve 9 and at the same time the hydraulic system on the pressure side of the gear pump is relieved by the fuel via the return bore 15, the bore 24, the annular groove 26 and the Bore 28 can get into the inflow bore 11.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines vor der Düse D in dem Ventilgehäuse 36 angeordneten Schnellschlußventiles 9. Der über die Bohrung 31 zuströmende zugemessene Kraftstoff gelangt bei geöffnetem Schnellschlußventil 9 über den Einspritzkanal 33 direkt zur Düse.D. Der im stromlosen Zustand der Magnetwicklung 39 des Elektromagneten 16 von einer Feder 21 auf den Ventilsitz 34 gepreßte Kolbenschieber 35 trägt an der dem Ventilsitz zugewandten Stirnseite einen Dichtring 37- und an der der Magnetwicklung 39 zugewandten Stirnseite den Anker 38. Im geschlossenen Zustand des Schnellschlußventiles 9 gelangt der Kraftstoff aus dem Raum 32 über Schlitze 40 und die Ringnut 41 der Führungsbuchse 42 in einen zwischen Kolbenschieber und der Innenbohrung 43 der Führungsbuchse gebildeten Ringraum 44, der über Bohrungen 45 und eine Ringnut 46 mit'dem zum Kraftstoffbehälter K führenden Rücklaufkanal 47 verbunden ist. Die Boh- -rung 48 ermöglicht einen Druckausgleich zwischen dem Raum 49 unterhalb des Ankers 38 und dem Raum 32. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, daß durch die unmittelbare Anordnung des Schnellschlußventiles vor der Düse die Ansprechverzögerung der Turbine aufgrund des kürzeren Leitungsvolumens verkürzt wird und gleichzeitig durch die Kraftstoffrückleitung nach der Brennstoffpumpe die Freßgefahr verringert wird, da die Brennstoffpumpe bis zum Stillstand der Turbine nicht trocken läuft.Fig. 3 shows an embodiment of one in front of the nozzle D in the valve housing 36 arranged quick-closing valve 9 When the quick-acting closing valve 9 is open, fuel passes through the injection channel 33 directly to the nozzle D. In the de-energized state of the magnet winding 39 of the electromagnet 16 piston slide 35 pressed by a spring 21 onto the valve seat 34 carries on facing the valve seat End face a sealing ring 37 and the armature 38 on the end face facing the magnet winding 39. In the closed In the state of the quick-closing valve 9, the fuel passes over from the space 32 Slots 40 and the annular groove 41 of the guide bushing 42 in one between the piston slide and the inner bore 43 of the guide bushing formed annular space 44, which has bores 45 and an annular groove 46 with the return channel leading to the fuel tank K. 47 is connected. The borehole 48 enables pressure equalization between the Space 49 below the anchor 38 and the space 32. The advantage of this embodiment is that by the immediate arrangement of the quick-acting valve the nozzle, the response delay of the turbine due to the shorter pipe volume is shortened and at the same time through the fuel return line after the fuel pump the risk of seizure is reduced, since the fuel pump comes to a standstill of the turbine does not run dry.

Claims

Expectations

1. Fuel injection system for vehicle gas turbines with an injection pump and an electronic control device for speed-dependent control of the Fuel injection quantity and with an electronic monitoring part for the maximum Speed and the maximum operating temperature, characterized in that with the Monitoring part can be actuated by an electromagnet against the force of a spring Quick-acting valve is controllable, which is in a fuel line of the injection pump is arranged and when the magnet winding is de-energized by the pretensioned spring Fuel line blocks.

2. Fuel injection system according to claim 1, characterized in that that the quick-acting valve is designed as a slide valve.

3. Fuel injection system according to claim 2, characterized in that that the quick-acting valve is located upstream in the inlet channel to the injection pump and in the closed position a return channel from the pressure side of the injection pump has opened to the fuel tank.

4. Fuel injection system according to claim?, Characterized in that that the quick-closing valve immediately before the Injector or is arranged in a housing common to the nozzle and with a currentless magnet winding the fuel line to the nozzle blocks and a return channel from the pressure side the injection pump to the fuel tank has opened.