JP2011503432A - タービンエンジン燃料供給回路における高圧ポンプの監視 - Google Patents

Abstract

回転速度の記録値が所定の閾値に到達する時に高圧ポンプ（１４）の交換を提案するために、燃料流量調整弁（１８）の排出口側に実装された加圧遮断弁（２４）の開放を検出し、加圧遮断弁（２４）の開放に対応するターボ機械の回転速度を測定し、この回転速度の値の変化を監視することによって、ターボ機械燃料供給回路の高圧ポンプ（１４）を監視する装置および方法。

Description

本発明は、ターボジェットまたはターボプロップエンジンなどのタービンエンジンのインジェクタの燃料供給回路における高圧ポンプを監視するための装置および方法に関する。

このタイプのタービンエンジンでは、燃料インジェクタの供給回路は、低圧ポンプと高圧ギアポンプの組合せを含み、低圧ポンプはキャビテーション現象を回避するために高圧ポンプの供給を提供し、高圧ポンプは、タービンエンジンおよびＩＤＧ（定速度駆動発電機）システムの潤滑剤の冷却ならびに（具体的には可変設定の案内羽根などの）タービンエンジンの可変配置による各要素のアクチュエータの制御と同様に、タービンエンジンの燃料チャンバのインジェクタの供給も提供するのに十分な流量および燃料圧を供給する。

高圧ポンプによって供給された燃料は、加圧遮断弁に接続された流量調整弁を含むＦＭＵ（燃料調量装置）を通り、それ自体がインジェクタの供給導管に接続している。

開放用の電気制御の存在下で、調整弁の排出口における燃料の圧力が、例えば１９バールなどの所定の値に到達しない限り、加圧遮断弁は油圧によって閉鎖したままである。

高圧ギアポンプはタービンエンジンによって機械的に駆動され、その回転速度はタービンエンジンの回転速度に比例する。このポンプの排出口での流量および燃料圧は、ポンプの回転速度によって決められる。ポンプが古くなるに連れて、燃料の流量および圧力を所定の値に維持するためにポンプの回転速度を増加する必要があることがわかっている。

これにより、いかなる理由であれ、タービンエンジンが停止して、航空機の移動によって圧縮機およびタービン羽根の上を流れる空気の効果のみで再始動する必要がある場合、飛行中にタービンエンジンを再始動させることは難しく、または不可能になる可能性がある（始動装置への支援も、開始領域の特定のポイントで適用可能である）。高圧ポンプは、この場合には比較的低速で回転駆動されるが、しかしながら、タービンエンジンのインジェクタの適正な供給を提供するために、加圧遮断弁の油圧式開放をもたらすのに十分な燃料の圧力および流量を提供する必要がある。

高圧ポンプの摩耗および破損は、結果的に所定の回転速度および所定の圧力のためのポンプ排出口での燃料流量をますます減少させるが、飛行中の再始動が不可能になる前にポンプが交換されるように、これを監視する必要がある。

一方では早期のポンプの摩耗および破損を検出することはできず、他方ではまだ良好な動作状態にあるポンプも時には交換する必要があるので、メンテナンス推奨は、およそ１２，０００時間使用後に高圧ポンプを交換することを要求しており、これらのポンプの寿命を最適化できるようにはしない。

本発明は、この問題に対する単純、効果的、かつ経済的な解決方法を提供することを目的とする。

本発明は、タービンエンジンの燃料供給回路における高圧ポンプを監視するための装置を提案し、この回路は、所定の圧力閾値で調整され、燃料流量調整弁とインジェクタの供給導管との間に実装された加圧遮断弁と、タービンエンジンの回転速度を測定する手段とを含み、回転速度の記録値が所定の閾値に達した時に高圧ポンプの交換を提案するために、加圧遮断弁の開放を検出する手段と、加圧遮断弁の開放時にタービンエンジンの回転速度の測定値を記録する手段と、この値を所定の閾値と比較する手段とを含むことを特徴とする。これらの手段は、エンジンのＦＡＤＥＣ（全自動デジタルエンジン制御）において利用可能である。

燃料供給回路の加圧遮断弁は既に一般的にその開放を検出する手段を備えて提供されているので、本発明による監視装置は主に、タービンエンジンに搭載済みの部品を使用しており、そのため特に経済的である。

更に、それを超えると飛行中のタービンエンジンの再始動が困難または不可能になる所定の閾値に、検出された回転速度が達する時に、高圧ポンプの交換の必要性を報告するために、本装置は、加圧遮断弁の開放時の回転速度の変化を精密に監視することを可能にし、この変化は燃料供給回路の高圧ポンプの摩耗および破損を示す。

有利には、タービンエンジンの開始段階ごとに、加圧遮断弁の開放が検出され、対応する回転速度の値が記録される。

本発明の別の特徴によれば、本装置は更に、燃料の温度を測定する手段と、測定温度と所定の温度との差に応じて回転速度の記録値を修正する手段とを含む。

これにより、回転速度の記録値を修正し、ほぼ一定温度に対応する条件での所定の閾値と比較するために、燃料の温度変化の結果である燃料密度変化を考慮に入れることが可能になる。

本発明は更に、タービンエンジン燃料供給回路の高圧ポンプを監視する方法を提案し、この回路は燃料調量弁とインジェクタの供給導管との間に実装された加圧遮断弁を含み、加圧遮断弁の開放を検出するステップと、この開放に対応するタービンエンジンの回転速度の値を記録するステップと、この値を所定の閾値と比較するステップと、回転速度の記録値が所定の閾値に到達する時に高圧ポンプの交換を提案するステップとを含むことを特徴とする。

本発明の別の特徴によれば、この方法は更に、加圧遮断弁の排出口での燃料の温度を測定するステップと、測定温度と所定の温度の値との差に応じて回転速度の記録値を修正するステップと、高圧ポンプの耐用年数にわたってタービンエンジンの飛行中の再始動を提供するような方法で回転速度の記録値の比較閾値を決定するステップとを含む。

本発明は更に、上記で定義されたタイプの、燃料供給回路の高圧ポンプを監視するための装置を含むことを特徴とする、ターボジェットまたはターボプロップエンジンなどの、タービンエンジンを提案する。

主に、本発明は、タービンエンジン燃料供給回路の高圧ポンプの動作を最適化することを可能にし、タービンエンジンの信頼できる自動過速度試験を提供することも可能にする。

タービンエンジンのインジェクタの燃料供給回路を図式的に示す添付図面を参照した例示によって提供される、以下の説明を読むと、本発明をよりよく理解することができ、別の特徴、詳細、および後者の利点がより明確になる。

燃料供給回路を図式的に示している。

図面に図式的に示す燃料供給回路は実質的に、低圧ポンプ１２の注入口に接続される燃料タンク１０を含み、低圧ポンプ１２の排出口は熱交換器１６およびフィルタ１７を中継して高圧ギアポンプ１４に供給し、熱交換器は具体的には、タービンエンジンおよびＩＤＧ（定速度駆動発電機）システムの潤滑剤の冷却に利用される。

高圧ポンプ１４の排出口は、動作条件に応じてタービンエンジンのインジェクタ２０に送られる燃料の量を調整することを可能にする流量調整弁１８（ＦＭＶすなわち燃料調量弁）に供給する。

ポンプ１４の注入口と排出口との間の圧力の差は、具体的には可変設定の案内羽根のアクチュエータを含む、可変配置の補助装置のセット２２を制御するのにも使用される。

圧送された過剰な燃料は、バイパス弁１９を中継して高圧ポンプ１４の上流に戻される。

加圧遮断弁２４は、流量調整弁１８の排出口とインジェクタ２０の供給導管２６との間に実装されており、この弁２４は、弁１８の排出口での燃料の圧力に敏感であり、この圧力が特定の値に到達しない限り、すなわち燃料の加圧が所定の閾値よりも小さい限り、インジェクタ２０の燃料の供給を妨げる。この加圧は、ポンプ１４の注入口と排出口との間の圧力の差に対応し、例えば１９バールなどである。

加圧遮断弁２４には、開放検出器２８と、サーボ弁またはソレノイドタイプの２つの電気油圧制御部材２９および３１とが設けられ、これらのうちの１つは処理手段３２によって起動され、もう１つは過速度システム３３によって起動される。これらの制御部材２９および３１は、圧力が十分である場合にのみ有効である。

温度センサ３０は、インジェクタ２０に供給するライン２６に実装されている。

検出器２８および３０によって提供された信号は、処理手段３２に加えられ、処理手段３２は、タービンエンジンの回転速度を測定する検出器３４の出力信号も受信する。

処理手段３２において、検出器２８によって供給される、加圧遮断弁２４の開放の信号は、検出器３４によって供給される回転速度の値の、および検出器３０によって提供される燃料の温度の値の、記録を制御する。回転速度の記録値は、それを超えると飛行中のタービンエンジンの再始動が困難になり高圧ポンプ１４の許容可能な最大の摩耗および破損に対応する、所定の閾値と比較される。この閾値に回転速度が到達すると、高圧ポンプ１４の交換の必要性を報告するために、処理手段３２によって信号３６が生成される。

ライン２６を流れる燃料の温度を測定することで、温度変化に起因して高圧ポンプ１４の流量に影響する燃料密度の変化を考慮に入れることが可能になる。燃料の温度について検出された変化によって、回転速度の測定値を修正することが可能になり、従って、燃料供給の場合にほぼ一定温度に戻ることも可能になる。

加圧遮断弁２４の開放は、タービンエンジンの開始段階ごとに発生する。従って、交換が必要になった時にこれを提案するために、高圧ポンプ１４の監視は、タービンエンジンを始動するたびに実行されることができ、高圧ポンプ１４の摩耗および破損を定期的にフォローすることを可能にする。

本発明は更に、本来の自動的な方法でのタービンエンジンの過速度試験を高圧ポンプの開始および監視段階と関連づけることによって、この試験の信頼性を高めることができる。

試験論理の一例を、派生可能な多くの代案を用いて、以下に記述する。

エンジンが始動して数パーセントの速度に達すると、加圧遮断弁２４の電気油圧制御装置２９の上にある処理手段３２によって、電気的命令が発せられる。速度が加圧遮断弁２４の開放閾値未満なので、油圧回路は開放しない。

始動装置の動作の事実によって速度が増加し、開放閾値（検出器２８によって取得される）に到達すると、処理手段３２は回転速度の値を記録し、これによって高圧ポンプ１４の状態に関する判定を発行することができるようになる。

処理手段３２はこのように、過速度システム３３に試験を起動する信号を、すなわち電気油圧制御装置３１を中継して加圧遮断弁２４の閉鎖の制御を提供する。

処理手段３２は開放検出器２８を中継して、過速度システム３３が有効であって過速度システム３３に対して試験終了命令を発行することを確認し、後者がその電気油圧部材３１の閉鎖を制御するようにする。同時に、手段３２は電気油圧制御装置２９にも閉鎖命令を発行する。加圧遮断弁２４は閉鎖する。

始動装置によって駆動されるエンジンの回転は継続し、最適な開始速度で、処理手段３２は加圧遮断弁２４に対して電気油圧制御装置２９を中継して開放命令を発行し、エンジンの点火プラグに電圧を加える点火励起ボックスに命令を送る。

Claims (9)

1. タービンエンジン燃料供給回路における高圧ポンプ（１４）を監視するための装置であって、所定の圧力閾値で調整され、燃料流量調整弁（１８）とインジェクタ（２０）の供給導管（２６）との間に実装された加圧遮断弁（２４）と、タービンエンジンの回転速度を測定する手段（３４）とを含み、回転速度の記録値が所定の閾値に達した時に高圧ポンプ（１４）の交換を提案するために、加圧遮断弁（２４）を検出する手段（２８）と、加圧遮断弁（２４）の開放時にタービンエンジンの回転速度の測定値を記録する手段（３２）と、この測定値を所定の閾値と比較する手段とを含むことを特徴とする、装置。
2. 高圧ポンプの耐用年数にわたってタービンエンジンの飛行中の再始動を提供するように、比較閾値が決定されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 加圧遮断弁（２４）の排出口での燃料の温度を測定する手段（３０）と、測定温度と所定の温度との差に応じて回転速度の記録値を修正する手段（３２）とを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の高圧ポンプを監視するための装置を含むことを特徴とする、ターボジェットまたはターボプロップエンジンなどの、タービンエンジン。
5. タービンエンジン燃料供給回路における高圧ポンプを監視する方法であって、加圧遮断弁（２４）の開放を検出するステップと、この開放に対応するタービンエンジンの回転速度の値を記録するステップと、この値を所定の閾値と比較するステップと、回転速度の記録値が所定の閾値に到達する時に高圧ポンプ（１４）の交換を提案するステップとを含むことを特徴とする、方法。
6. タービンエンジンの始動段階ごとに、加圧遮断弁（２４）の開放を検出するステップと、対応する回転速度の値を記録するステップとを含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 加圧遮断弁（２４）の排出口での燃料の温度を測定するステップと、燃料の測定温度と所定の温度の値との差に応じて回転速度の記録値を修正するステップとを含むことを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
8. 高圧ポンプ（１４）の耐用年数にわたってタービンエンジンの飛行中の再始動を提供するような方法で回転速度の記録値の比較閾値を決定するステップを含むことを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
9. タービンエンジンの始動段階の間および加圧遮断弁（２４）の開放検出後に過速度システム（３３）の試験を実行するステップを含むことを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。

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