JPH04228833A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、航空機のガスタービン
エンジン用の燃料供給装置、特に、かかる燃料供給装置
と関係するモニタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】航空機のガスタービンエンジン用の燃料
供給装置は、広範囲に亙る運転要求条件を満たすと共に
、高信頼性及び相当に精密な制御を必要とする点にて堅
牢でなければならない。この装置は、通常、供給源から
溜めまで燃料を供給し、高圧の燃料供給源を提供するポ
ンプと、高圧の燃料回路内で作動可能な各種の流量制御
要素とを備えている。かかる装置は、通常、機械的にか
なり複雑である。実際上、各種の構成要素間（高圧及び
低圧側）にはある程度の漏洩が不可避であるが、装置が
最悪の場合のシステムの要求条件に応えるのに十分な能
力を提供し得る限り、ある制限範囲内の漏洩は許容し得
る。航空機のガスタービンエンジン装置用の典型的な従
来技術による燃料供給装置は、各々、本出願の出願人に
譲渡された米国特許第３，１４２，１５４号、第４，４
５８，７１３号及び第４，７１６，７２３号に記載され
ている。

【０００３】高圧の燃料供給装置の主たる目的は、航空
機を推進するガスタービンエンジンに定量供給弁を介し
て、高圧の燃料を供給することである。更に、高圧の燃
料供給装置は、エンジン又は航空機のその他の要素を制
御するアクチュエータを作動させる液圧装置の高圧流体
源として使用されることも多い。従って、かかる装置は
、あらゆる環境にて十分な高圧を維持しかつ最緊急時の
要求に応え得る流量を提供出来ることを要することが理
解される。ある程度の内部の漏洩を許容し得る機械的に
比較的複雑な装置におけるかかる要求を考慮すると、装
置がいつの作動時点で全体として最悪の場合の作動条件
を満たし得なくなるかをある程度の確実性を以て予測す
ることは困難であることが理解される。最悪の運転条件
は、実際にはめったに生じるものではなく、能力不足の
装置でも典型的に、通常の運転条件を満たし得るため、
かかる能力不足であると考えられる装置を修理又は交換
のために取り外すことが如何に難しいことであるかが理
解されよう。

【０００４】定量供給弁によって、エンジンに対する燃
料供給量を十分に制御するためには、調整弁を設けて、
定量供給弁の圧力を略一定に維持することが必要である
。高い高度にて巡航する場合等の通常の飛行中、エンジ
ンの燃料要求量は燃料供給装置の許容能力の極く一部に
しか過ぎない。殆の装置における調整弁は、燃料の要求
量が小さい状態時、流量の一部をエンジン定量供給支管
から分岐させる働きをする。例えば、多くの調整弁は大
量の高圧燃料を溜めに戻すだけの作用しかしないバイパ
ス弁として構成されている。かかるバイパスは不十分で
あり、燃料は不必要に加熱される傾向となるが、通常の
飛行状態時に余剰の流量能力に対処するための実際的な
方法であり、緊急時又は最悪時の要求量に応え得る能力
が備わっていることを保証する。

【０００５】特に、緊急の要求は、航空機のエンジンの
始動又は再始動時に生ずる。地上でエンジンを始動させ
る場合よりもより重要な場合は、飛行中の航空機のエン
ジンの風車状態から再始動させるときである。航空機が
全てのエンジンの出力を失う最悪の場合の状態になった
と仮定すると、１つのエンジンは航空機が滑空している
間に再始動させなければならない。エンジンコンプレッ
サ及びタービン羽根はその時点で滑空する航空機のエン
ジンを通る空気によって単に「風車状態」にあるのみで
ある。高圧燃料を形成する燃料ポンプはエンジンに結合
されているため、該高圧ポンプは、エンジンが通常作動
しているときよりもはるかに低速の回転速度で作動され
る。このため、始動又は風車状態のＲＰＭにおける燃料
供給装置は、エンジンを確実に始動させるのに十分な燃
料をエンジンに供給するのに十分な能力を備えることを
要する。エンジンが地上で始動したということは、燃料
供給装置が作動可能であることを示すものの、その場合
でさえ、燃料供給装置の限界点がどの辺にあるのかを知
ることは出来ない。

【０００６】航空機エンジン用燃料供給装置が新しい場
合、その供給容量（故に、その余剰能力）は判明してい
る。しかし、燃料供給装置の加令が進むのに伴い、ポン
プは効率が低下し、通路は狭くなり、シールの漏洩が増
大し、その結果、最大又は平均的ポンプ容量は容易に実
現し得ないこととなる。上記において、燃料供給容量は
、特に、低速のエンジンＲＰＭの場合、臨界的ファクタ
となる可能性がある。航空機の乗員は燃料供給装置の寿
命中の所定の時点におけるその容量を把握し得ないため
、共に完全には満足し得るものではない２つの選択を余
儀なくされる。即ち、航空機の乗員が地上で始動するこ
とが困難又は不可能となるまで、燃料供給装置の使用を
続け、かかる困難又は不可能な状態を基にして明らかに
能力不足の装置であると判断する方法である。

【０００７】これとは別の方法として、燃料供給装置は
、幾分、予想される装置の摩耗に関係した周期にて交換
することが出来る。これらの方法の内、先の方法は、装
置を交換するまでに相当な遅延が生じ、又、後者の方法
は、装置の実際の状態を十分考慮に入れることが出来な
いという欠点がある。

【０００８】上述のことに鑑み、本発明の全体的な目的
は、燃料供給装置が所定の許容不能な水準以下にまで劣
化したことを警告し得るようにした、航空機の燃料供給
装置のモニタリング装置を提供することである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この点に関し、本発明
の目的は、殆んど付加的な複雑性をもたらさないが、解
釈することにより所定の作動特性に適合し得る機能を備
えるか否かを推定することを可能にする手段を備えるモ
ニタリング装置を提供し、該モニタリング装置を従来の
燃料供給装置に関係させることである。

【００１０】本発明の一つの目的は、高圧燃料装置にお
ける装置の供給能力を示す１つの流れ要素をモニタリン
グし、実際の作動状態における供給能力を基にしてその
装置が所定の最小の供給流量の要求を満たし得るか否か
推定することを可能にすることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの特徴によ
ると、通常の状態で作動中の航空機の燃料供給装置をモ
ニタリングし、その燃料供給装置の作動特性を基にして
エンジンの始動条件に適合する流量を提供し得るか否か
を推定するを可能にすることを目的とする。

【００１２】本発明の実施において、能力モニタリング
機能を備えた航空機のガスタービンエンジンの燃料供給
装置が提供される。該燃料供給装置システムは、高圧燃
料源を形成するポンプと、高圧燃料をエンジンに定量供
給する定量供給弁とを有する燃料供給装置を備えている
。調整弁は、定量供給弁における圧力低下を略一定の水
準に維持する働きをする。調整弁の位置に関係する第１
の信号を発生させるインジケータ手段が設けられる。 又、エンジンの運転ＲＰＭのような重要なエンジン特性
に関係する第２の信号を発生させる手段も設けられる。 制御回路手段が第１及び第２の信号に応答して、調整弁
の位置及びその航空機に対するエンジンの実際の作動状
態から、燃料供給装置が所定の運転特性に適合する能力
を備えるか否かを推定する。

【００１３】本発明の好適な実施例の実施において、好
適な作動特性は、燃料供給装置が最悪のエンジン作動条
件に適合し得る能力に関するものである。その結果、所
定の作動特性は、エンジンが第１及び第２の信号が発生
される状態にて作動するときの特性とは異なり、殆どの
場合、これらの特性よりもより厳しいものとなる。故に
、本発明の特徴は、燃料供給装置がエンジン通常の作動
状態にモニタリングされ、その燃料供給装置がエンジン
が作動している状態以外の状態における特性に適合し得
るか否かを推定することが可能であることである。この
ように、本発明は、燃料供給装置を実際にこれらの状態
にて作動させなくとも、風車状態からの始動というよう
な最悪の状態時の条件に対して、その燃料供給装置がか
かる要求に適合し得るか否かを推定する機能を提供する
ものである。

【００１４】本発明の一つの特徴は、エンジンの燃料供
給装置を通常の作動状態時にモニタリングし、エンジン
が最悪の条件に適合し得る能力を備えるか否かを表示す
ることである。本発明の更に別の特徴は、既存の燃料供
給装置の要素、望ましくは、調整弁の位置をモニタリン
グし、所定の作動状態における燃料供給装置の余剰の能
力を判断し、該燃料供給装置が最悪の条件に適合し得る
能力を備えるかか否かを推定することである。

【００１５】本発明の現在の好適な実施方法において、
調整弁の位置はエンジンの始動中にモニタリングされる
。該調整弁が最初に第１の休止位置から動く箇所を検出
する。かかる箇所は、調整弁の最初に動く箇所とし、又
は調整弁に亀裂が生ずる箇所し、あるいは通常、エンジ
ンの最初の始動に関係するその他の所定の箇所とするこ
とが出来る。何れの場合でも、かかる調整弁がかかる位
置を通過する時点を最初に検出して記録し、その時点に
おけるエンジンのＲＰＭを感知する。制御装置は、調整
弁がかかる最初の動作を行う時点、及びその動作を惹起
させた対応するエンジンＲＰＭを基にして、燃料供給装
置が余剰の能力を備えるか否かを判断する。

【００１６】本発明のその他の目的、及び利点は、添付
図面と共に以下の詳細な説明を読むことによって明らか
になるであろう。

【００１７】

【実施例】添付図面を参照すると、図１には、ワーンベ
ルグ（Ｗｅｒｎｂｅｒｇ）の米国特許第４，４５８，７
１３号により詳細に記載されているように、航空機のジ
ェットタービンエンジン用の従来技術による燃料供給装
置が図示されている。図１は、上記の米国特許から引用
したものであり、該米国特許の明細書において調整弁を
更に詳細に説明することを目的とする図面である。この
ため、該図１にて、燃料供給装置は他のシステム要素よ
りも著しく拡大して示してある。しかし、当業者は、図
１には、全体として符号１２で示した航空機のガスター
ビンエンジンに高圧燃料を供給し得るようにした燃料供
給装置１０が示されていることが理解されよう。エンジ
ン１２は、コンプレッサ部分１６とタービン羽根１８と
の中間に燃焼チャンバ１４を有して略図で示してある。 燃料供給装置１０は、高圧吸気口２０を通じて燃料を燃
焼チャンバ１４に供給し得るようにしてある。燃料供給
管は２２で略図的に示されており、燃料タンク自体のみ
ならず、殆どの場合、低圧ブースタポンプをも備えてい
る。燃料供給管は、燃料管２４によって高圧ポンプ２６
の入口に接続される。ポンプ２６は、図示した歯車ポン
プのような容積形ポンプとすることが望ましいが、以下
に説明するように、必ずしもそうでなければならないも
のではない。何れの場合でも、高圧ポンプ２６は、高圧
燃料源として機能する出口導管２８を有している。かか
る燃料源は、エンジン１２の燃焼チャンバ１４に燃料を
定量供給する定量供給弁３０に入口２９を介して結合さ
れる。

【００１８】周知であるように、定量供給弁３０は、エ
ンジンに対する主たる燃料制御手段として機能し、弁の
位置をエンジンの燃料の流量に正確に関係付けるために
は、差圧調整弁を設け、定量供給弁における圧力低下を
略一定の水準に維持することが典型的な方法である。図
１には、その入口に高圧Ｐ１、その出口に低圧Ｐ２を有
する定量供給弁３０が図示されており、該定量供給弁３
０における差圧Ｐ１−Ｐ２は△Ｐとして表現されること
が多い。該定量供給弁３０の出口に結合された第１の入
口４２と、高圧供給源２９に結合された第２の入口４４
とを有する調整弁４０が定量供給弁３０に結合されてい
る。 このようにして、調整弁４０は、その両端入口が定量供
給弁３０を通じて接続され、定量供給弁における差圧△
Ｐを感知し得る位置にある。該調整弁の機能は、差圧△
Ｐの変化を感知して燃料供給装置１０を調節し、差圧△
Ｐを略一定の水準に維持することである。

【００１９】図１の燃料供給装置において、調整弁は差
圧△Ｐを感知すると共に、差圧△Ｐを略一定の水準に維
持するための必要な調節を為す点でセンサでありかつア
クチュエータでもあることに注目すべきである。当業者
は、パイロット弁を使用して、差圧△Ｐの変化を積分し
、差圧△Ｐを一定に保つ調整弁を制御する差圧△Ｐ積分
調整弁のようなその他の装置も利用可能であることが理
解されよう。このように、本発明に関する限り重要であ
る特性は、調整弁が、感知機能のため更なる装置を利用
するか否かに関係なく、かかる差圧△Ｐを制御する要素
となり得ることである。

【００２０】図１の燃料供給装置において、調整弁４０
は、差圧［△Ｐ］を感知し、この差圧△Ｐいかんによっ
てバイパスポート５２を開放し又は閉じることが出来る
ようにした往復運動可能なピストン部材又はスプール４
８がその内に取り付けられた穴４７を有するハウジング
４６を備えている。ピストン部材４８は、ばね５０によ
って下方に偏倚されているのが分かる。低圧Ｐ２のポー
ト４２は、ピストンの上面に開放する一方、高圧Ｐ１の
ポート４４はピストンの下面に開放し、差圧△Ｐの変化
によりピストン部材４８は円筒状穴４７内に再位置決め
される。ピストン部材４８のポート５２は高圧Ｐ１の入
口４４とバイパス出口５４との間の開放量を制御する働
きをする。一方、バイパス出口５４は、バイパス管５５
によって燃料供給管２２に結合される。このように、燃
料供給装置が平衡状態で作動しているとき、スプール４
８はバイパス管を調節して、定量供給弁３０に所望の差
圧△Ｐを実現し、その結果、ポンプ２６からのある量の
高圧燃料吐出量は燃料供給管２２にバイパスされる。調
整弁３０がそのとき更に閉じると仮定すると、定量供給
弁３０における差圧Ｐ１−Ｐ２は増大する。かかる差圧
△Ｐの増大は調整弁内にて感知され、ピストン部材４８
を上昇させ、バイパスポート５２を更に開放させ、バイ
パス管５５に分岐される流体量を増大させ、最終的に差
圧△Ｐを休止状態の水準に戻す。同様にして、定量供給
弁３０が更に開放すると、定量供給弁３０における差圧
△Ｐは低下し、圧力Ｐ２が圧力Ｐ１よりね高くなる結果
、ピストン４８は下方に付勢され、ポート５２を更に閉
じ、バイパス管５５に分岐される流体量を減少させ、差
圧△Ｐをその所定の水準に戻す。このようにして、調整
弁４８の位置は、そのときのエンジンの作動状態に応じ
て燃料供給装置内に図示したバイパス流体流が存在する
ことを知るための手段であることが理解されよう。本発
明によれば、弁の位置又はバイパス流体位置を判断する
ときのエンジンの作動状態が既知である場合、バイパス
流体量は、余剰の燃料供給能力に関係するという事実が
利用される。

【００２１】本発明によれば、図１に図示するような高
圧燃料供給装置には、調整弁の状態をモニタリングし、
調整弁の状態を示す第１の信号を発生させる手段が設け
られる。かかるモニタリング手段は、第１の信号が発生
されるエンジン１２の作動状態を示す第２の信号に関係
付けられる。これら信号を処理して、燃料供給装置が所
定の作動状態に適合する能力を備えるかいなかを推定す
る。ある好適な実施例に従って、本発明を実施するとき
、調整弁の位置及びエンジンの関係する作動状態は既知
の作動状態中に採取し、その既知の作動状態を基にして
調整弁の位置を解釈し、燃焼チャンバが余剰能力を有す
るか否かを判断する。その解釈した余剰能力によって燃
料供給装置がエンジンの最悪の作動モードに必要とされ
る燃料流量を分配し得るか否かを評価する。

【００２２】本発明は、図１の燃料供給装置の一部分、
より具体的には、信号を発生し、即ち、調整弁の位置を
示し得るようにした調整弁６０の変形した形態を示す図
２乃至図４を参照することで最も良く理解出来る。該調
整弁６０はエンジンの作動状態と関係付けられたとき、
燃料供給装置の能力を示す手段となる。このように、図
２を参照すると、弁体内６１内で往復運動可能に取り付
けられかつバイパス弁６４の開放量を制御し得るように
した弁ピストン又はスプール６２を備える調整弁６０の
一部分が略図で図示されている。図１の装置と同様、供
給圧力Ｐ１からの高圧はピストン６２の第１の面６５に
現れる一方、低圧Ｐ２（定量供給弁の排出端から得られ
る圧力）は、ピストンの第２の面６６に現れる。これら
反対の圧力は、ばね６８により付与されるばね力と組み
合わさり、ピストン６２の位置を設定し、これによりバ
イパスポート６４の開放量を設定する。図示した状態に
おいて、バイパスポートは完全に閉じられる。かかる状
態は、エンジンが始動速度以下のような低いＲＰＭにて
作動している装置に見られる。本発明の実施において、
バイパス弁６０は弁の位置を示すインジケータ手段、図
示した実施例において、信号ポート７０の形態とした液
圧インジケータ手段を備えるように変形させる。この最
も簡単な形態において、信号ポート７０は、調整ピスト
ンが信号ポートにより画成された位置を経て動いたこと
を示す簡単な信号を発生させる。別の実施例において、
ポート７０内の液圧状態を感知して、調整弁の位置をよ
り連続的に把握することが可能である。何れの場合でも
、液圧センサ７２はポート７０に結合させ、出力線８０
上にピストンの位置を示す信号を発生させる。液圧装置
が漏洩がほとんど無く、相当な余剰能力を備える新しい
装置である場合、ピストン６２は極めて低いＲＰＭにお
いてさえ、信号ポート７０は比較的開放しており、線８
０上はにかかる余剰能力のあることを示す信号が発生さ
れる。しかし、漏洩が大きく、又は効率が低下した古い
装置の場合、圧力Ｐ１は幾分、より低く、ピストン６２
を更に上方に付勢し、より高いＲＰＭに達するまで信号
ポート７０を閉じた状態に維持する。

【００２３】図２の装置は、燃料ポンプ２６（図１）が
比較的低速度で作動する低いＲＰＭにて作動させること
が望ましいことが分かる。より高いＲＰＭにて装置の供
給能力を測定することが望ましいその他の装置の場合、
又はバイパス弁が極めて低いＲＰＭのときでさえ流体が
バイパスされる装置の場合、信号ポート７０は、弁の位
置を示す圧力又は流量の何れかの形態にて液圧信号を提
供し得るような形状としかつそのような形態とすること
が望ましい。かかる弁を形成する多くの方法は図２の略
図と共に本明細書の説明から明らかになるであろう。

【００２４】次に、図３を参照すると、図２と同様の装
置であるが、調整弁の位置を示す液圧信号はバイパスポ
ートの一部を開放させた状態の場合に最も良く測定し得
る点が異なる装置が図示されている。図３には、バイパ
スポート６４の開放量を制御する内部弁スプール６２を
備える弁体６１が図示されている。所定の形状のバイパ
スポートオリフィス６７はバイパスポート６４に結合さ
れる。バイパスポート６４を通る流量を感知し、これに
より調整弁の開放量に関する液圧信号を提供し得るよう
にした信号ポート６９がバイパスポートオリフィス６７
と関係している。図３の実施例の調整弁が図３に示した
量より一層大きく開放する場合、バイパスポート６４を
通る流量は増大し、信号ポート６９内の液圧信号はその
ことを表示する。同様に、調整弁が更に閉じられると、
バイパスポート６４を通る流量の低下は信号ポート６９
内で感知され、それに対応した液圧信号が発生される。 図２の場合と同様、液圧信号はセンサ７２内で変換し、
以下に説明する制御装置に接続された出力線８０に電気
信号を発生させることが望ましい。図５に関して説明す
るように、該制御装置はバイパス弁の位置、該弁の位置
に対するエンジンの作動状態に基づいて燃料供給装置の
余剰能力の有無を判断し、エンジンが最悪状態の要求条
件に適合し得るか否かを推定する。

【００２５】バイパス弁の位置に関する信号を発生させ
る調整弁の更に別の実施例が図４に図示されている。こ
の図４には、図２及び図３と同様、バイパスポート６４
の開放量を制御する弁スプール６２を有する調整弁６０
が図示されている。図２及び図３の実施例と異なり、弁
部材６２の位置に関する液圧信号を発生させる液圧通路
は全く設けられていない。その代わり、ピストン６２に
結合された符号８１で略図的に示す連結機構を備える電
気的位置インジケータ８２が設けられている。これによ
り、該位置インジケータ８２は、弁６２の位置、よって
バイパス通路６４の開放量を示す電気的信号を出力線８
０に提供する。本発明の好適な実施方法において、該位
置インジケータ８２は、図５の制御回路に結合させた出
力線８０上に電気的出力信号を発生させる。

【００２６】上記実施例の各々において、調整弁内の弁
部材の位置をモニタリングし、弁位置を表示する信号を
発生させる方法について説明した。かかるモニタリング
は図２乃至図４に示した電気的又は液圧的手段により、
又は例えばバイパス通路内で結合した流量計変換器のよ
うなその他の機械的手段により行うことが出来ることが
理解されよう。変換器の型式に関係なく、信号の処理を
容易にするため、変換器から電気的出力信号を発生させ
て更に処理することが望ましい。明らかであるように、
電気的信号は幾多の形態を取ることが出来る。一実施例
において、該電気的信号は、エンジンの始動中における
ように、調整弁が所定の位置に達したこと、又は休止状
態から移行したことを簡単に示すデジタル型式の信号と
することが出来る。その他の実施例において、電気的信
号は、弁の相対的な位置又は弁の開放量を略連続的に示
すアナログ又はデジタル型式とすることが出来る。何れ
の場合でも、本開示内容に基づき、各種の形態の液圧及
び機械的信号発生手段が適当な環境内で使用可能となる
ことが理解されよう。

【００２７】本発明によると、調整弁の位置を示す信号
は、その弁の位置に対するエンジンの作動状態を示す信
号と組み合わされ、処理手段がこれら２つの入力信号の
性質を基に、エンジンの燃料供給装置が所定の作動特性
に適合し得るか否かを判断する。該処理装置はその好適
な実施例において、入力信号を測定するときの状態にて
十分な能力があるか否かを判断すること以上の機能を備
えるが、これに代えて、これら測定した状態は、通常、
エンジンが作動するときの状態以外の状態に関係する所
定の作動特性に関係付ける。例えば、好適な作動特性は
、燃料供給装置が風車状態から始動する場合に存在する
ような最悪の場合のエンジン作動条件に適合し得る能力
に関係付けることが望ましい。その結果、所定の作動特
性は、制御装置を作動させる信号が発生される時点でエ
ンジンが作動する状態におけるものと異なり、殆どの場
合、より厳しいものとなる。

【００２８】図５には、かかる制御装置の型式が略図で
図示されている。図２乃至図４に関して説明し、又は図
６に関して説明するように、位置インジケータにより調
整弁を囲繞することを目的とする制御要素６０ａにより
表示した調整弁の位置が図示されている。弁位置インジ
ケータからの出力信号は、制御回路８３からの線８０上
にて結合される。線８０上の信号は、電気的信号である
ことが望ましいが、上述のように適当な環境では液圧又
は機械的信号を利用することも出来る。更に、該信号は
弁が所定の位置に達したことを示す一つの状態モニタリ
ング信号型式とするか、又は弁の相対的な位置をより連
続的に表示する信号とすることが出来る。制御回路はブ
ロックで標識したエンジン作動状態からの第２の入力が
線８４上に発生される。最も典型的に、関心のあるエン
ジン作動状態は、便宜上、ＲＰＭと称されるエンジンの
回転速度である。燃料ポンプ２６（図１）は通常エンジ
ンから機械的に駆動されるため、作動状態信号８４がエ
ンジンのＲＰＭである場合、これは燃料ポンプの作動速
度を極めて直接的に測定する手段となると共に、エンジ
ンの燃料必要量を間接的に測定する手段ともなる。エン
ジン作動状態信号発生源８５は、通常複雑なコンピュー
タ制御エンジン装置にて利用可能なファクタ以外の例え
ば、大気温度又は高度のようなその他のファクタを含む
場合もある。エンジン作動状態信号発生装置８５は、そ
の最も簡単な形態にて、エンジン駆動列内に配置された
デジタルエンコーダ又は回転計のようなＲＰＭセンサを
備えている。これとは別に、信号は既存のセンサから、
又は航空機及びアビオニクスを制御するコンピュータ制
御装置から得られる制御信号により判断することが出来
る。アビオニクス型式の信号をエンジン作動状態信号の
発生源として利用する場合、エンジンの作動状態の推定
は一層向上することが出来る。その理由は、航空機が巡
航中か、上昇又は下降中であるかを問わず、航空機が飛
行している高度を考慮すると共に、燃料供給装置の感知
された状態に対するエンジンの実際の要求に関するその
他のファクタを考慮することが可能となるからである。

【００２９】何れの場合でも、制御回路３３に付与され
る２つの信号は、２つの重要な情報を提供する。即ち、
（１）燃料ポンプのＲＰＭ及びエンジンの燃料要求量の
双方に関係するエンジンの作動状況、及び（２）燃料供
給装置が測定時点で存在する状態に適合するための余剰
の能力の有無を示す調整弁の位置。制御回路８３は、２
つの入力信号を処理し、燃料供給装置の「健全な状態」
を示す出力信号を発生させる手段を備えている。図５に
は、メンテナンス標示盤上にＬＥＤのような簡単な点灯
インジケータ８６のような標示手段が示してある。該イ
ンジケータは、メンテナンス担当員のみが利用可能な位
置に配置し、又は所望であれば、航空機のフライトデッ
キ上のパイロットデスプレイの多くの表示計の１つとす
ることも出来る。

【００３０】制御回路８３が２つの入力信号を処理して
、燃料供給装置が所定の特性の範囲内に属するか否かを
判断するための方法は幾つかの形態とすることが出来る
。エンジンの余剰能力は最悪の状態に最も近い作動状態
時に感知し、必要とされる能力を最も直接的に測定し得
るようにすることが望ましい。このため、装置はエンジ
ンを地上で始動させる間に調整弁の位置６０ａを感知す
るように作動させる。このように、線８４上の信号は、
始動中のエンジンのＲＰＭを指示し、制御回路８３が信
号が線８０上に発生されるまで、始動中のエンジンのＲ
ＰＭを感知し、始動中の特定の時点のＲＰＭを求め、そ
の情報に基づいて余剰能力を判断する。より具体的には
、本発明の最も簡単でかつ現在好適な方法において、図
５の装置はエンジンの始動中の燃料供給装置の許容可能
性を判断する。調整弁の位置要素６０ａは、調整弁が始
動中、休止位置から最初に動いたことを示す信号を発生
させる。「最初に動く」ということは、単に調整弁が始
動操作中、所定の位置に移動したことを示すのみである
。かかる所定の位置は、一例として、弁が休止位置から
最初に動く位置とすることが出来、又はもう１つの例と
して、弁がバイパスに亀裂が生じる箇所まで動く位置と
することが出来る。図２の実施例のポート７０の位置決
めにより、弁の位置を感知し、弁がその位置に達したと
きに関する情報を提供することが可能となる。何れの場
合でも、弁の位置に達したことは線８０上に信号として
示され、線８４上の対応するＲＰＭ信号をその時点で感
知し、弁が最初に所定の位置まで動いた始動中のＲＰＭ
を判断することが出来る。次に、制御回路８３はこれら
２種類の情報から、燃料供給装置が所定の特性の範囲内
にあるか否か、及び該装置が最悪の装置の要求条件に適
合し得る十分な能力を備えるか否かを判断する。

【００３１】制御回路８２は、その好適な形態にてマイ
クロプロセッサ支援制御装置内にサブルーチンとして組
み込んだ場合、作動ＲＰＭを調整弁の位置に関係付ける
表８６を備えている。調整弁の位置が線８４上で感知し
た実際の作動状態に対する表に指定された限界値の範囲
内にある場合、制御回路８２は燃料供給装置の能力が十
分であると判断し、インジケータ８５を点灯させない。 しかし、線８４に標示された所定のエンジン作動状態に
ついて、制御回路８２が、表８６から、該表８６に定め
た調整弁の要求位置が線８０上の信号により求めた調整
弁の実際の位置により実現し得ない場合、制御回路８２
はインジケータ８５を点灯させる出力信号を発生させる
。航空機の乗員は適当な修復装置をとることが出来る。

【００３２】又勿論、航空機の通常の飛行中、燃料供給
装置の能力を連続的にモニタリングすることも可能であ
る。制御回路８２は、表８６を伸長させることによりか
かる長時間に亙る作動のモニタリングに対処することが
出来る。このように、表８６には、エンジンのアイドリ
ングＲＰＭ、通常の巡航中に予想される多数の作動レベ
ルを入力することになる。調整弁の該当する入力は、又
巡航中のエンジンＲＰＭの値に関する表８６に記憶させ
る。図５の装置を利用して、巡航中の余剰能力を判断す
る場合、エンジンの作動状態信号８４に更なる情報を含
むことが有用であることが多い。例えば、エンジンの燃
料要求量は、通常の巡航中は少ないが、高い高度から下
降する場合、一層少なくなる。このため、エンジンＲＰ
Ｍのみではかかる状態を完全に把握することが出来ず、
気流の速度、高度等のような付加的な情報はエンジンの
実際的な作動状態時における余剰能力を一層正確に推定
するために必要とされる有用である作動状態の情報であ
る。

【００３３】図１乃至図４の調整弁を全て燃料供給装置
の定量供給エンジン支管と平行なバイパス通路を形成し
、余剰の流れを定量供給支管から分岐させ定量供給弁に
対して略一定の圧力を維持する作用をするバイパス型式
であった。かかる装置は、航空機で広く採用されている
一方、唯一の型式ではなく、その他の装置は本発明の適
用による利点を享受することが出来る。かかる装置の１
つは、遠心ポンプを利用して高圧供給源を形成する航空
機のガスタービンエンジンに燃料を定量供給する装置の
一部を示す図６に図示されている。燃料供給装置１００
は、高圧燃料源１０４に接続されガスタービンエンジン
１０６の燃焼チャンバに燃料を定量供給し得るようにし
た定量供給弁１０２を備えている。調整弁１１０は、定
量供給弁の高圧側１１１及び低圧側１１２に接続され、
定量供給弁１０２における圧力差△Ｐをモニタリングし
かつ調整する。図６の実施例の高圧燃料供給源１０４は
、出力を絞ったときの低下した効率における減少した流
量の特性を有する遠心ポンプ１０５を備えている。 このため、かかる装置において、前の実施例のバイパス
配置は不要とすることが出来、定量供給弁における差圧
△Ｐの低下は遠心ポンプ１０５と定量供給弁との間の流
量を絞ることにより安定化させることが出来る。調整弁
１１０は、かかる流量を絞る作用をし、定量供給弁が閉
じるとき、該弁の入口における高圧を低下させ、又は該
弁が開放するとき、該圧力を増大させて遠心ポンプ１０
５からの流量を制御可能に変化させる働きをする。

【００３４】調整弁１１０は、弁の流量を制御するスプ
ール１２０を備えているのが分かる。スプール１２０の
ピストン部材１２２は、差圧△Ｐを感知し、理解し得る
ように、その下面１２３に接続した高圧側Ｐ１及びその
上面１２４に結合した低圧側Ｐ２を備えている。ばね１
２５は、通常の偏倚状態を画成する。定量供給弁におけ
る差圧△Ｐが変化する場合（例えば、定量供給弁の開放
又は閉塞に起因して）、必ずピストン１２２において感
知された差圧△Ｐによりスプール１２０は上昇又は下降
し、これにより、調整弁１１０の制御要素である絞りポ
ート１２６を開放し又は閉塞させる。

【００３５】一例として、定量供給弁１０２を更に開放
させると、差圧△Ｐは圧力Ｐ１が圧力Ｐ２よりも低下す
るだけ低下する。かかる圧力低下は、ピストン１２２に
より感知され、スプール１２０を下方に動かし、絞りポ
ート１２６を更に開放し、遠心ポンプ１０５からの流量
を増大させる。かかる流量の増加により圧力Ｐ１が上昇
し、最終的に定量供給弁における差圧△Ｐが所定の値と
なる。同様に、定量供給弁１０２が更に閉じると、差圧
△Ｐが増大し、スプール１２０が調整弁内で上昇し、絞
りポート１２６を更に閉じ、遠心ポンプ１０５からの流
量を減少させ、定量供給弁における差圧△Ｐを低下させ
る。このように、調整弁１１０内におけるスプール１２
０の位置は、作動状態が要求する場合、調整弁がその設
定位置を越えて更に開放した場合、更なる能力が得られ
る限り、燃料供給装置の余剰な供給能力を判断するため
の手段となることが理解されよう。

【００３６】本発明を実施する場合、インジケータ手段
１３０は連結機構１３２によりスプール１２０に接続し
、絞りポート１２６の開放量を示す。従って、位置イン
ジケータ１３０は、出力線８０上に、搾り弁の位置を測
定するときの実際の作動状態に関係する信号と組み合わ
せた場合、燃料供給装置の余剰能力の有無を判断する手
段となり得る信号を発生させる。

【００３７】このように、従来、航空機のエンジンで容
易に利用し得なった情報を発生させる装置が提供される
ことが理解されよう。通常の構成要素として、エンジン
の定量供給弁における差圧△Ｐを維持する調整弁を備え
る標準的な燃料供給装置を利用するだけで、調整弁の位
置をモニタリングしかつ第１の信号を発生させることが
出来る。該信号は、第１の信号を採取する時点における
エンジンの作動状態を示す更なる信号と共に解釈してそ
の感知状態における燃料供給装置の余剰能力の有無を判
断し、又それに基づいて燃料供給装置が最悪の場合の要
求条件のような所定の基準に適合し得るか否かを判断す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるモニタリング装置と関係させるこ
との出来る航空機のガスタービンエンジンの従来の燃料
供給装置の略図である。

【図２】本発明の一例を示すモニタリング装置を備える
図１の装置のバイパス弁の一部の略図である。

【図３】本発明の別の実施例を示す図２と同様の略図で
ある。

【図４】本発明の更に別の実施例を示す図２と同様の略
図である。

【図５】本発明の一例を示す装置の制御構成要素間の相
互関係を示すブロック線図である。

【図６】本発明の一例を示すモニタリング装置を備える
航空機のガスタービンエンジンの別の形態の燃料供給装
置の略図である。

【符号の説明】

１０　　燃料供給装置 １２　　ガスタービンエンジン １４　　燃焼チャンバ １６　　コンプレッサ １８　　タービン羽根 ２０　　高圧吸気口 ２２　　燃料供給管 ２４　　燃料管 ２６　　燃料ポンプ ２８　　出口導管 ２９　　高圧供給源 ３０　　定量供給弁 ４０　　調整弁 ４２　　出口 ４４　　入口 ４６　　ハウジング ４７　　穴 ４８　　ピストン部材 ５０　　ばね ５２　　バイパスポート ５４　　バイパス出口 ５５　　バイパス管 ６２　　ピストン部材 ６４　　バイパスポート ６８　　ばね ７０　　信号ポート ７２　　液圧センサ ８０　　出力線 ８２　　位置インジケータ ８３　　制御回路 ８５　　信号発生装置 ８６　　点灯インジケータ １００　　燃料供給装置 １０２　　定量供給弁 １０４　　高圧燃料源 １０５　　遠心ポンプ １１０　　調整弁 １２０　　スプール １２２　　ピストン部材 １２６　　絞りポート １３０　　位置インジケータ １３２　　連結機構

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　能力をモニタリングする装置を備える
   航空機のガスタービンエンジン用燃料供給装置にして、
   燃料供給源及び高圧燃料源を形成するポンプと、燃料を
   前記高圧源からエンジンに定量供給する定量供給弁と、
   前記定量供給弁における圧力低下を略一定の水準に維持
   する調整弁と、前記調整弁の位置に関係する第１の信号
   を発生させるインジケータ手段と、エンジンの作動状態
   に関係する第２の信号を発生させる手段と、前記第１及
   び第２の信号に応答し、前記調整弁の位置に対する実際
   の作動状態における調整弁の位置を基にして燃料供給装
   置が所定の作動特性に適合する能力を備えるか否かを推
   定する制御回路手段とを備えることを特徴とする燃料供
   給装置。
2. 【請求項２】　　請求項１の燃料供給装置にして、前記
   調整弁が高圧燃料を供給源に分岐させ得るように接続さ
   れたバイパス弁であり、前記インジケータ手段がバイパ
   ス流体の流量を表示する手段を形成する働きをすること
   を特徴とする装置。
3. 【請求項３】　　請求項１の燃料供給装置にして、前記
   調整弁が定量供給弁に接続された一対の入口を有するバ
   イパス弁であって、加圧された燃料を高圧源から制御可
   能にバイパスする手段を備えるバイパス弁であり、前記
   調整弁の位置がバイパス流量を示し、これにより、実際
   の作動状態における燃料供給装置の能力を示すことを特
   徴とする装置。
4. 【請求項４】　　請求項１の燃料供給装置にして、前記
   調整弁が定量供給弁への流量を制御する絞り弁であり、
   前記インジケータ手段が前記絞りり弁の開放量に関係す
   る第１の信号を発生させることを特徴とする装置。
5. 【請求項５】　　請求項１の燃料供給装置にして、前記
   調整弁がポンプと定量供給弁との間の高圧燃料源を絞り
   得るように接続された絞り弁であり、前記調整弁が定量
   供給弁における差圧を測定し得るように接続された入口
   と、前記差圧に応答して高圧源から定量供給弁への流量
   を絞る手段とを備えることを特徴とする装置。
6. 【請求項６】　　請求項１の燃料供給装置にして、所定
   の作動特性がエンジンの始動ＲＰＭにおけるエンジンに
   許容可能な最小の燃料流量に関係し、前記制御回路が、
   エンジンの始動ＲＰＭにおける許容可能な最小の流量を
   発生させると推定される関係するエンジンの作動状態に
   おけるそれぞれの調整弁の位置に対する実際のエンジン
   の複数の作動状態に関係する表手段を備えることを特徴
   とする装置。
7. 【請求項７】　　請求項１の燃料供給装置にして、前記
   第２の信号がエンジンの実際のＲＰＭに関係し、前記制
   御回路が前記第１及び第２の信号を基にして燃料供給装
   置の能力がエンジンの始動ＲＰＭにてエンジンを確実に
   始動させるのに十分な燃料を供給するのに十分であるか
   否かを推定する手段を備えることを特徴とする装置。
8. 【請求項８】　　請求項１の燃料供給装置にして、前記
   インジケータ手段が、エンジンの始動中、調整弁が休止
   位置から動く最初の動作を感知する手段を備え、前記第
   ２の信号が調整弁の最初の動作時における対応するエン
   ジンＲＰＭに関係することを特徴とする装置。
9. 【請求項９】　　燃料供給装置が燃料供給源と、高圧の
   燃料源を形成するポンプと、燃料を高圧源からエンジン
   に定量供給する定量供給弁と、前記定量供給弁において
   略一定の差圧を維持する調整弁とを備える航空機のガス
   タービンエンジン用燃料供給装置の能力をモニタリング
   する方法にして、エンジンの実際の作動状態において燃
   料供給装置が余分な供給能力を備えるか否かを判断する
   手段として、調整弁の位置をモニタリングし、かかるモ
   ニタリングした位置に関係する第１の信号を発生させる
   段階と、エンジンの実際の作動状態を示す第２の信号を
   発生させる段階と、前記第１及び第２の信号を処理し、
   エンジンの対応する実際の作動状態においてモニタリン
   グした調整弁の位置に基づいて前記燃料供給装置が所定
   の作動特性に適合し得るか否かを推定する段階とを備え
   ることを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】　　請求項９の方法にして、前記所定の
    作動特性がエンジンの始動ＲＰＭにおけるエンジンに許
    容可能な最小の燃料流量に関係することを特徴とする方
    法。
11. 【請求項１１】　　請求項１０の方法にして、前記推定
    段階が、エンジンの始動ＲＰＭにおける許容可能な最小
    の流量を形成すると推定される関係するエンジンの作動
    状態における実際のエンジンの複数の作動状態を前記表
    に入力する段階を備えることを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】　　請求項９の方法にして、前記第２の
    信号がエンジンの実際のＲＰＭに関係し、前記推定段階
    が前記第１及び第２の信号を基にして燃料供給装置の能
    力がエンジンの始動ＲＰＭにおいてエンジンを確実に始
    動させるのに十分な燃料を供給するのに十分であるか否
    かを推定する段階を備えることを特徴とする方法。
13. 【請求項１３】　　請求項９の方法にして、前記調整弁
    がバイパス弁であり、前記モニタリング段階が、エンジ
    ンの始動中、調整弁が休止位置から最初に動くと動作を
    検出する段階を備え、前記信号発生段階が前記最初の動
    作が検出されたときのエンジンのＲＰＭの測定手段とし
    て第２の信号を発生させる段階を備えることを特徴とす
    る方法。