JP3910057B2 - 燃料計量ユニットによって制御される２レベル加圧バルブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、ターボ機械の燃料噴射システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ターボ機械の燃料噴射システムは、燃料タンクからくる燃料を加圧する高圧ポンプと、ターボ機械の燃焼室内に配置された複数の燃料噴射器と、これら２つの構成要素のセット間に介挿され、高圧ポンプから噴射器へと流れる燃料の流量を制御する燃料計量ユニットとを備えている。
【０００３】
従来、計量ユニットは、所定の最小圧に達した時だけ、噴射器に燃料が供給されるようにする停止バルブと、燃料の流量を調整する調整手段とを備え、該調整手段は、コンピュータによって供給されるターボ機械に関する様々なパラメータに応じて、前記最小圧を超える動作状態となる。本出願人によって出願されたフランス特許出願第２７１８１９０号は、そのような従来のシステムを開示している。ターボ機械の始動段階中、燃料は、タンクからポンプ給送されて、計量ユニットへと送られる。最小圧に達すると、調整手段が作動して、停止バルブが開き、これにより、噴射器に燃料が供給される。また、調整手段に基づいて作動することにより、エンジンパラメータに応じて連続的に流量を制御することができる。
【０００４】
このような噴射システムは、ある程度の満足度を与えるが、それにもかかわらず、一定の欠点を有している。特に、噴射システムは、異なる速度でのターボ機械の動作を考慮していないため、システムの所定の構成要素の寸法が大きくなりすぎ、また、燃料の温度が有害な温度まで上昇する可能性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、燃料加熱を制限してその構成要素を最適に寸法付けることができる噴射システムを用いて、これらの欠点の緩和を図る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
これらの目的は、燃料タンクからくる燃料を高圧Ｐ１まで加圧する高圧ポンプと、ターボ機械の燃焼室内に配置された複数の燃料噴射器と、前記高圧ポンプと前記複数の噴射器との間に介挿され、高圧ポンプから噴射器へと流れる燃料の流量を制御する計量ユニットとを備えた、ターボ機械の燃料噴射システムであって、前記計量ユニットが、前記高圧ポンプから燃料が供給される計量バルブによって、２つの圧力レベルを占めるように操作される加圧バルブを備えていることを特徴とする燃料噴射システムによって達成される。
【０００７】
計量ユニットバルブによって制御されるこれら２つの圧力レベルにより、低流量において燃料回路内の圧力が制限され、ターボ機械が高流量を消費する時だけ最大圧が使用される。
【０００８】
加圧バルブは、前記計量バルブの第１の負荷出口に接続された第１の端部入口と、第１の端部入口の反対側に、第１に、前記高圧ポンプと第１のダイアフラムを介して接続され、第２に、前記計量バルブの第２の負荷出口と第３のダイアフラムを介して接続される第２の端部入口とを備え、前記加圧バルブのパイロット出口に接続された前記噴射器に対する燃料の供給は、コンピュータの制御下で、加圧バルブの２つの端部入口に作用する圧力の不均衡によって行なわれる。
【０００９】
好ましくは、計量バルブは、前記コンピュータの制御下で直線的に移動できる液圧スライドを備え、この液圧スライドは、第１の供給入口と前記第１の負荷出口との間の連通、および、第２の供給入口と前記第２の負荷出口との間の連通をそれぞれ果たす、２つの環状溝を有している。
【００１０】
計量ユニットは、前記加圧バルブに作用して前記噴射器に対する燃料の供給を遮断する、ソレノイド停止バルブを更に備えていることが好ましい。前記ソレノイド停止バルブは、前記高圧ポンプに接続された第１の入口と、第２のダイアフラムを介して低圧Ｐ２に接続された第２の入口と、加圧バルブの前記第２の端部入口に接続された出口とを備えている。
【００１１】
本発明の特徴および利点は、添付図面を参照しながら、非限定的な示唆によって与えられる以下の説明により更に明らかとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のターボ機械の燃料噴射システムが、図１および図２に概略的に示されている。
【００１３】
図示のように、高圧（ＨＰ）燃料ポンプ１０は、燃料タンク１２から燃料を引き出すとともに、この燃料を、燃料計量ユニット１４を介してターボ機械の燃焼室１８の噴射器１６に供給する。ポンプが供給した余分な燃料を再利用するために、ＨＰポンプと並列にバイパスタイプのバルブ２０が接続されている。高圧ポンプ１０の出口における高圧ＨＰには、参照符号「Ｐ１」が付されている。
【００１４】
計量ユニットは、「三角形」を成す配置形態で互いに接続された３つの構成要素、すなわち、計量バルブ本体２２と、ソレノイド停止バルブ２６と、加圧バルブ２８とによって構成されている。計量バルブ本体２２は、高圧ポンプ１０の出口に接続された第１の供給入口２２０を有しており、接続されるコンピュータ２４から供給されるターボ機械の動作パラメータに応じて、燃料の流量を調整するようになっている。また、ソレノイド停止バルブ２６は、前記高圧ポンプの出口に接続された第１の入口２６０（その第２の入口２６２は、参照符号「Ｐ２」が付された低圧ＬＰに接続されている）を有しており、同様に接続されるコンピュータ２４の制御下で噴射器への燃料供給を遮断する。また、加圧バルブ２８は、計量バルブの第１の負荷出口２２２に接続された第１の端部入口２８０と、第１の端部入口と反対側の端部で、ソレノイド停止バルブの出口２６４に接続された第２の端部入口２８２とを有している。
【００１５】
計量バルブは、コンピュータ２４の制御下で直線的に移動できる液圧スライド２２４を有している。このスライドは、２つの環状溝２２６、２２８を有している。第１の溝２２６は、第１の供給入口２２０を通じて受けられ、且つ第１の負荷出口２２２を通じて供給される燃料を計量するためのものである。第２の溝２２８は、高圧ポンプ１０の出口に接続された第２の供給入口２３０と、加圧バルブ２８の第２の端部入口２８２に接続された第２の負荷出口２３２とを連通させる。
【００１６】
加圧バルブの液圧スライド２８４を移動させると、２つの端部入口２８０、２８２に生じる任意の圧力不均衡は、燃焼室１８の噴射器１６に直接に接続される加圧バルブのパイロット出口２８６によって供給される燃料に作用する。
【００１７】
本発明によれば、加圧バルブは、ターボ機械の速度に応じた２つの加圧レベル、すなわち、高圧および低圧を有している。高圧は、巡航中、ターボ機械を動作（高流量での動作）させるために必要な高加圧レベルに対応しており、一方、低圧レベルは、始動して地面を走行中、ターボ機械をかろうじて動作（低流量での動作）させることができる十分なレベルでの加圧に対応している。
【００１８】
高加圧レベルは、高速で非常に良く適合し、エンジンが低速（アイドリング）で作動している場合には一般に不適切であり、これによって特に燃料漏れが生じる。低速での加圧レベルを減少させることによって、漏れが抑制され、バイパスバルブでの再循環加熱が低減される。
【００１９】
バルブ２８のこれら２つの加圧レベルは、ダイヤフラム（絞り）３０、３２、３４によって得られる。第１のダイヤフラム３０は、高圧ポンプ１０の出口および加圧バルブ２８の第２の端部入口２８２に接続され、ソレノイド停止バルブ２６と並列に接続された管路上に配置されている。第２のダイアフラム３２は、ソレノイド停止バルブ２６の第２の入口２６２に配置されている。第３のダイアフラム３４は、計量バルブ２２の第２の負荷出口２３２と加圧バルブ２８の第２の端部入口２８２との間に配置されている。
【００２０】
噴射システムの通常の動作は以下の通りである。言うまでも無く、ソレノイド停止バルブ２６が作動している時（図示せず）に高圧Ｐ１が作用し、これによって、加圧バルブの第２の端部入口２８２に直接に印加される、前記圧力の作用下で加圧バルブが閉じられる（停止位置に設定される）。
【００２１】
低燃料流量時、計量バルブのスライド２２４は、図１に示される位置にある。この場合、計量バルブのスライド２２４は、第１の供給入口２３０を閉じる。したがって、第３のダイアフラム３４は圧力Ｐ１から隔てられ、加圧バルブの第２の端部入口２８２での圧力は、圧力Ｐ１で供給される第１のダイアフラム３０と、低圧Ｐ２に接続された第２のダイアフラム３２とによって決定される。これは、バルブ２８の下流側に、以下の関係によって与えられる低圧レベルを生じさせる。
【００２２】
【数１】

ここで、Ｋ１、Ｋ２はそれぞれ、第１および第２のダイアフラムのゲインである。
【００２３】
高流量時、計量バルブのスライド２２４は、図２に示される位置にあり、これによって、第１の供給入口２３０が圧力Ｐ１に対して開かれる。したがって、第３のダイアフラム３４が圧力Ｐ１に接続され、加圧バルブの第２の端部入口２８２での圧力は、圧力Ｐ１で供給される第１のダイアフラム３０および第３のダイアフラム３４と、低圧Ｐ２に接続されたままである第２のダイアフラム３２とによって決定される。これは、バルブ２８の下流側に、以下の関係によって与えられる高圧レベルを生じさせる。
【００２４】
【数２】

ここで、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３はそれぞれ、第１、第２、第３のダイアフラムのゲインである。
【００２５】
本発明の構成は、以下のことが可能であるため、特に有益である。
【００２６】
フルスロットル位置で、ＨＰポンプによる飛行中の再点火が可能である。
【００２７】
臨界アイドリング領域で再循環加熱を低減（再循環流量および圧力の低減）できる。
【００２８】
必要に応じて高圧を利用可能な様々なアクチュエータを、最適に寸法付けることができる（したがって、それらのシリンダ容量および重量を軽減することができる）。
【００２９】
また、本発明によれば、高圧ポンプに必要な流量が更に少なくなり、ポンプ効率が良好になるとともに、小型のポンプを使用でき、アイドリング中の余分な流量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の位置にある本発明の燃料噴射システムの概略図である。
【図２】第２の位置にある本発明の燃料噴射システムの概略図である。
【符号の説明】
１０ 高圧ポンプ
１２ 燃料タンク
１４ 計量ユニット
１６ 噴射器
１８ ターボ機械
２０ バイパスバルブ
２２ 計量バルブ
２４ コンピュータ
２６ ソレノイド停止バルブ
２８ 加圧バルブ
３０ 第１のダイアフラム
３２ 第２のダイアフラム
３４ 第３のダイアフラム
２２０ 第１の供給入口
２２２ 第１の負荷出口
２２４ 液圧スライド
２２６、２２８ 環状溝
２３０ 第２の供給入口
２３２ 第２の負荷出口
２６０ 第１の入口
２６２ 第２の入口
２６４ 第２の端部入口に接続された出口
２８０ 第１の端部入口
２８２ 第２の端部入口
２８６ パイロット出口

Claims (5)

1. 燃料タンク（１２）からくる燃料を高圧Ｐ１まで加圧する高圧ポンプ（１０）と、ターボ機械（１８）の燃焼室内に配置された複数の燃料噴射器（１６）と、前記高圧ポンプと前記複数の噴射器との間に介挿され、高圧ポンプから噴射器へと流れる燃料の流量を制御する計量ユニット（１４）とを備えた、ターボ機械の燃料噴射システムであって、前記計量ユニットは、前記高圧ポンプから燃料が供給される計量バルブ（２２）によって、２つの圧力レベルを占めるように操作される加圧バルブ（２８）を備えていることを特徴とする燃料噴射システム。
2. 前記加圧バルブは、前記計量バルブの第１の負荷出口（２２２）に接続された第１の端部入口（２８０）と、第１の端部入口の反対側に、第１に、前記高圧ポンプと第１のダイアフラム（３０）を介して接続され、第２に、前記計量バルブの第２の負荷出口（２３２）と第３のダイアフラム（３４）を介して接続される第２の端部入口（２８２）とを備え、前記加圧バルブのパイロット出口（２８６）に接続された前記噴射器に対する燃料の供給は、コンピュータ（２４）の制御下で加圧バルブの２つの端部入口に作用する圧力の不均衡によって行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射システム。
3. 前記計量バルブは、前記コンピュータの制御下で直線的に移動できる液圧スライド（２２４）を備え、該液圧スライド（２２４）は、第１の供給入口（２２０）と前記第１の負荷出口との間の連通、および、第２の供給入口（２３０）と前記第２の負荷出口との間の連通をそれぞれ果たす、２つの環状溝（２２６、２２８）を有していることを特徴とする、請求項２に記載の燃料噴射システム。
4. 前記計量ユニットは、前記加圧バルブに作用して前記噴射器に対する燃料の供給を遮断するソレノイド停止バルブ（２６）を更に備えていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
5. 前記ソレノイド停止バルブは、高圧ポンプに接続された第１の入口（２６０）と、第２のダイアフラム（３２）を介して低圧Ｐ２に接続された第２の入口（２６２）と、加圧バルブの前記第２の端部入口に接続された出口（２６４）とを備えていることを特徴とする、請求項４に記載の燃料噴射システム。

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