SE443609B - System for reglering av brensleflodet till en motor av turbintyp for accelerering av motorn fran tendning till tomgangsdrift - Google Patents

Description

8003297-2 med igângsättning av motorn, där så sker inom mycket varierande startförutsättningar.

Med tillkomsten av elektroniska kontroller och dessas snabba reaktionshastighet har möjligheten att styra vissa motordrift- parametrar och optimera motorstart inom mycket varierande start- förhållanden blivit en realitet. Det är viktigt att motoraccele- ration till tomgång sker så snabbt som möjligtutan överstegring eller överbelastning. Enligt uppfinningen förutsättes således att motorstarschemaläggning uppnås genom- styrning av givna motorförhållanden och genom att sluta kretsen för de styrda para- metrarna enligt gjorda beräkningar för att medge motorstartschema- läggning genom reglering av bränsleflödet och uppnâende av över- stegringsfri och återkommande motoracceleration. Det förutsättes inom ramen för uppfinningen att en vridmomentfelsignal, indikativ för skillnaden mellan ett önskat vridmomentschema enligt en funk- tion av korrigerad rotorhastighet UbfY¥), Machtal, och kompressor- inloppstryck (CIP) eller kompressorutloppstryck (CDP), samt det verkliga vridmomentet, N acceleration gånger en konstant minus vridmomentet för flygplanstillbehör och vridmomentet tillfört av en starter, användes för att åstadkomma erforderligt bränsle- flöde för acceleration._ Systemet enligt uppfinningen innefattar härför ett organ som påverkas av vissa motordriftparametrar för beräkning eller schema- läggning av en referensvridmomentsignal, ett organ som påverkas av det av motorn alstrade verkliga vridmomentet vid start av densamma för alstring av en signal för det verkliga vridmomen- tet som skall jämföras med referensvridmomentsignalen samt ett organ för jämförelse av referensvridmomentsignalen och signalen för det verkliga vridmomentet för alstring av en felsignal i beroende av skillnaden däremellan, varvid felsignalen tillföres bränslekontrollen som en insignal.

Uppfinningen skall nedan närmare beskrivas med hänvisning till bifogade_ritningar, på vilka fig. l är ett blockdiagram över uppfinningen, och fig. 2 är ett blockdiagram över ett modifierat utförande av uppfinningen. _ Sâsom framgår av fig. l består uppfinningen av två baslogik- kretsar, innefattande välkända elektroniska komponenter. Den första logikkretsen anordnas som ingång till en summerare 10, som alstrar en fluidflödessignal utgörande summan av den inledande bränsle- 8003297-2 flödessignalen, som är en funktion av temperaturen på gaserna ned- ströms om motorkompressorn och den andra logikkretsen, utgörande sunmenææms 10 andra ingång.

Inledningsvis aktiverar kraftreglaget manöverreläerna 12 och _ 14 i tidsinställd följd samt tändningsfördröjningen 16. Tändnings- fördröjningen 10 tjänar till att fördröja drift med sluten krets tills motorn har tänt. Samtidigt tillför en funktionsgenerator 18, vilken schemalägger tändningsbränsleflödet som en funktion av motortemperaturen summeraren 10 en signal för temperaturen vid t.ex. turbininlopp eller -utlopp, vilken vidareföres till bränsle- kontrollen som börjar fylla bränsleinsugningsröret, varefter motorn tänder och börjar accelerera.

Om bränsleflödet skall förbli konstant under startcykeln,« skulle accelerationshastigheten minska då motorrotorns hastighet ökar, vilket beror på det minskade bränsle/luft-förhållandet vid höga motorluftflöden. Det förutsättes enligt uppfinningen att detta tillstånd likriktas genom styrning av vissa motordrift- parametrar och bildande av ett optimalt startschema.

Enligt uppfinningen alstras önskad vridmomentsignal av en funktionsgenerator 20 som en funktion av korrigerad rotorhastig- het üw'T9) och Mach-tal multiplicerad med kompressorns inlopps- - eller utloppstryck (motorinloppstrycket är lika användbart), vilket värde multipliceras med en lämplig konstant Kl.

Uteffekten av vridmomentfunktionssignalen multiplicerad med produkten av kompressorinloppstrycksignalen och konstanten Kl i multiplikatorn 22 tillföres intaget till en summerare 24.

Nästa del av logikkretsen avser att alstra en signal i bero- ende av det verkliga vridmomentet. Kontrollen mäter accelerationen hos kompressorrotorn (N) och multiplicerar denna med en konstant N2, som är ett moment av tröghetskonstanten. Enär flygplanstill- behör, speciellt för flygning på hög höjd, utgör en stor procent- andel av det totala motorvridmomentet, tar föreliggande uppfinning detta i beaktande genom mätning av den verkliga rotorhastigheten och alstring av en signal i beroende av flygplanstillbehören i en funktionsgenerator 26. Signalen tillföres en summerare 28 som adderas till multiplikanden av N- och K2-signalen. Summasignalen från summeraren 28 tillföres summeraren 24, som alstrar en signal i beroende av skillnaden mellan den schemalagda eller önskade vrid- momentsignalen och den verkliga vridmomentsignalen.

Summerarens 24 uteffekt tillföres därefter summeraren 10 via 8003297-2 en lämplig integrator 30 som tjänar till att reglera bränsleflödet till den motorkraftstyrande hydromekaniska kontrollenheten.

Såsom framgår ovan tjänar tändreläet 14 till att leda förbi vridmomentfelsignalen endast efter det motorn tänts. Tändnings- ställningens l6 fördröjning förinställes i kraftreglagekretsen och reglerar påfyllningstiden för bränsleuppsamlingsröret. Efter fördröjningstidens utgång ledes vridmomentfelsignalen till inte- gratorn 30 och lägges till grundbränsleflödet för tändning.

Skulle av någon anledning motorn inte tända under tändnings- inställningens fördröjningsperiod kommer kontrollen att öka bräns- leflödet i ett försök att motsvara referensvridmomentet. Härigenom kommer det beräknade ökade bränsleflödet till motorn att under- lätta tändning av motorn.

Genom uppfinningen kommer logikkretsen med sluten slinga att eliminera felaktigheter i samband med bränsletillförselsystemet t.ex. mätventillägena, tryck och liknande. Om ett problem före- ligger i systemet, sker korrigering automatiskt i elektronikkontrol- len genom motorns med sluten krets accelerationskaraktäristika.

Vidare kompenserar den för kallt eller lågvärdigt bränsle genom automatisk korrigering av dålig tändning.

Det alternativa uppfinningsutförandet enligt fig. 2 består också av två huvudlogikkretsar uppbyggda av välkända elektroniska komponenter. _ Den första är den accelerationsstartande logikkretsen omsluten av det streckade blocket 29 och som arbetar enligt följande: En startsignal 31 utnyttjas till att utlösa tändningsbränsleflödet beräknat på turbingastemperaturen 32 (antingen vid turbininloppet eller -utloppet) via ett relä 33, och utgör detta flöde det in- ledande bränsleflödesbehovet 34 för motorn.

Startsignalen startar också ett tídur 35, som efter en given tidsperiod aktiverar ett relä 36 som leder förbi ett bränsleflöde med svängande hastighet för icke-tänd motor en funktion av motor- inlopps-, kompressorinlopps- eller -utloppstrycket multiplicerat med Kl 37) via ett relä 38 en min. väljarlogikkrets 39 och en integrator 40, till tändningsflödet vid en summerare 41, efter passage av reläet 33, till bildande av ett ökat bränsleflödes- behov 34.

En tändningsdetektor 42 mäter gastemperaturen (antingen vid turbininloppet eller -utloppet) för att bestämma om tändning skett i motorn. Utsignalen från detektorn aktiverar reläet 38 som avbry- . ..... .--.-_.,-~..-.-._~.~._~___..._~.». v.. 8003297-2 ter bränsleflödet med svängande hastighet för icke-tändmotor och leder förbi bränsleflödet för trimhastighet för tändmotor. Det är uppenbart att tändningsdetektorn 42 kan sättas i funktion innan tidurets 35 cykel avslutats.

Bränsleflödet för trimhastighet för tändmotor, vilket passe- rar genom reläet 38, min. selektorn, integratorn 40, summeraren 41 och reläet 33 till bildande av bränsleflödesbehovet 34, alstras enligt följande: Mach-tal (eller flyghastighet) användes för att alstra en bränsleflödes- och trimfunktion 43 som påverkas av motor- inlopps- eller kompressorinlopps- eller -utloppstrycket via en multiplikator 44 och integrator 45.

Bränsleflödet för trimhastighet för tändmotor tillför motorn ett bränsleflöde tillräckligt sakta efter tändning, att översteg- ring av kompressionssystemet undvikes. Då bränsleflödet ökar konti- nuerligt till min. selektorn 39 ökar motoraccelerationen tills den andra huvudlogikkretsen, accelerationsloglikkretsen med sluten krets väljes, i kraft av bränsleflödet för trimhastighet för tänd motor, vid min. selektorn 39.

Accelerationslogikkretsen med sluten krets innanför det streckade blocket 60 fungerar enligt följande: Machtal (eller flyghastighet) och kompressorns (eller motorns) reglerade rotorhastighet utnyttjas till att definiera en vridmoment- funktion 46, som påverkas av tryckfunktionen47 (alstrad av motor- I inlopps- eller kompressorinlopps- eller -utloppstrycket påverkat av konstanten K2) genom en multiplikator 48 att alstra referensmotor- vridmomentet som tillföres en summerare 49. Summerarens andra ineffekt är ett yttre vridmoment, som utgöres av startvridmomentet och ytter- ligare vridmoment tillfört en summerare 50. Det ytterligare vrid- momentet representerar den yttre belastningen uttagen ur motorn och är en funktion av kompressorns (eller motorns) rotorhastighet 51.

Startervridmomentet 52 alstras av kompressorns (eller motorns) rotor- hastighet, starterinloppstemperatur och -tryck. Startervridmoment- signalen passerar genom en selektor 53, som aktiveras av starter- signalen, som anger om startern är i funktion under motorns ingång- Ä sättning eller ej. Uteffekten från summeraren 50 kombinerad med W summeraren 49 alstrar referensaccelerationsvridmomentet som appli-, ceras pâ summeraren 54 tillsammans med motoraccelerationen såsom' beräknats genom kompressorns (eller motorns) rotorhastighet och en konstant K3 55. Summerarens 54 uteffekt är vridmomentfelet och ut- gör differensen mellan de förut beräknade vridmomenten och det upp- mätta accelerationsvridmomentet för kompressorrotorn (eller motor-

Claims (8)

> 8003297-2 rotorn). Ett nedtrimvridmoment, alstrat av turbingastemperatur (vid in- eller utloppet), användes till.att upphäva vridmomentfelet genom att använda en min. selektor 57 i händelse av varmstart, förorsakad av överstegring i kompressionssystemet, eller erhålles ett bränsle-_ överskott vid start, varvid automatiskt motorskador elimineras. Min. selektorns 57 uteffekt, vridmomenttrim, påverkas av en konstant K4 58, varvid funktionenför den slutna kretsen bränsleflöde för trimhastig- het ges. Denna pâverkas av motorns eller kompressorns inloppstryck vid en multiplikator 59 för alstring av det slutna bränsleflödets trimhastighet, som tillföres min. selektorn 39. Som nämnts påverkas min. selektorns 39 uteffekt av integratorn 40, summeraren 41 (tillägg till tändningsbränsleflödet) och reläet 33 för alstring av bränsle- flödesbehovsignalen 34 som överföres till de hydromekaniska kontroll- effektorerna för att efter behov modulera bränsleflödet till motorn. Genom uppfinningen eliminerade logikkretsen med sluten krets felaktigheter i bränsletillförselsystemet, t.ex. mätventillägena, tryck och liknande. Om ett problem föreligger i systemet, sker auto- matisk korrigering medelst den elektroniska kontrollen genom den slutna kretsens natur hos motorns accelerationskaraktäristika. Variationer i bränsleförbränningsegenskaperna beroende på typ, kvalitet och/eller temperatur kompenseras likaså automatiskt genom den slutna kretsens karaktäristiska. Det är för fackmannen uppenbart att föreliggande uppfinning kan modifieras och ändras inom ramen för efterföljande patentkrav utan att frångâ uppfinningens idê och ändamål. Patentkrav

1. System för reglering av bränsleflödet till en motor av turbintyp för accelerering av motorn från tändning till tomgångs- drift, innefattande en bränslekontroll för reglering av bränsle- flödet i beroende av en därpå applicerad insignal, k ä n n e - t e c k n a t a v ett organ driftparametrar för beräkning vridmomentsignal, ett organ (-; 52) som pâverkas av det av motorn alstrade verkliga vridmomentet vid start av densamma för alstring (20) som pâverkas av vissa motor- eller schemaläggning av en referens- av en signal för det verkliga vridmomentet som skall jämföras med referensvridmomentsignalen samt ett organ (24; 49) för jäm- förelse av referensvridmomentsignalen och signalen för det verk- liga vridmomentet för alstring av en felsignal i beroende av skill- naden däremellan, varvid felsignalen tillföres bränslekontrollen 8003297-2 som en insignal.

2. System enligt patentkrav l, varvid motorn användes, förutom att driva flygplan, att driva tillbehör till dessa, k ä n n e - t e c k n a t a v ett organ (26; 51) som påverkas av en motor- driftparameter för omvandling av denna till en vridmomentsignal för flygplanstillbehören samt ett organ (28: 50) som pâverkas av flygplanstillbehörens vridmomentsignal och signalen för det verk- liga vridmomentet för alstring av en signal som återger motorns drivvridmoment och som användes som en insignal till nämnda jäm- förelseorgan (24; 49).

3. System enligt patentkrav 1 eller 2, varvid motorn inne- fattar en kompressor, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda beräknade eller schemalagda vridmomentsignal anges som en funktion av kompressorns hastighet och inloppstryck och den verkliga vrid- momentsignalen anges genom kompressorns acceleration och en an- given konstant.

4. System enligt något av patentkrav 1 - 3, k ä n n e t e c k - n a t a v att bränsleflödet till motorn inledes vid en given aktiveringssignal för påbörjande av tändning och att ett tidsför- dröjningsorgan (16) är anordnat, som gör systemet funktionsodug- ligt tills tändning skett. _

5. System enligt patentkrav 4, k ä nun e t e c k n a t a v att bränsle matat till motorn i tändningssyfte regleras som en funktion av temperaturen vid turbinens inlopp eller utlopp.

6. System enligt något av patentkrav l - 5, k ä n n e - t e c k n a t a v att en signal beroende av Machtalet förspänner nämnda schemalagda vridmomentsignal.

7. System enligt något av patentkrav l - 6, k ä n n e t e c k - n a t a v att det verkliga vridmomentet mätes genom avkänning av kompressoraccelerationen och multiplicering av denna med en given konstant. g

8. System enligt något av patentkrav 1 - 7, k ä n n e t e c k - n a t a v ett organ (29) som påverkas av turbininlopps- eller -utloppstemperaturen för avkänning av en varmstart av motorn för förspänning av signalen för det verkliga vridmomentet för att begränsa i motorn alstrad värme.