WO2015045905A1 - 燃料システム - Google Patents

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WO2015045905A1
WO2015045905A1 PCT/JP2014/074219 JP2014074219W WO2015045905A1 WO 2015045905 A1 WO2015045905 A1 WO 2015045905A1 JP 2014074219 W JP2014074219 W JP 2014074219W WO 2015045905 A1 WO2015045905 A1 WO 2015045905A1
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flow path
fuel
centrifugal pump
constant volume
pump
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PCT/JP2014/074219
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大輔 太場
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株式会社Ihi
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    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/30—Control of fuel supply characterised by variable fuel pump output
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F02C7/236—Fuel delivery systems comprising two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/304—Spool rotational speed

Definitions

  • the present invention relates to a fuel system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-198823 for which it applied to Japan on September 25, 2013, and uses the content here.
  • the aircraft is equipped with a fuel system for supplying the required amount of fuel to the engine.
  • a fuel system is provided with a fuel pump for boosting the fuel discharged from the fuel tank.
  • a fuel pump a constant volume pump such as a gear pump or a centrifugal pump is used.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 As a power source of such a fuel pump, for example, as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, a configuration using an electric motor has been proposed. However, the fuel system may be increased in size and complexity. . Moreover, since the electric power for driving the electric motor is generated using the power of the engine, a loss due to power conversion occurs, and the energy efficiency may decrease. For this reason, it is desirable that the fuel pump is connected to the engine and driven using the rotational power output from the engine.
  • the centrifugal pump has a characteristic of discharging liquid at a discharge pressure proportional to the square of the rotation speed. Further, when the centrifugal pump is rotationally driven by the rotational power output from the engine, the rotational speed of the engine is proportional to the rotational speed of the centrifugal pump. For this reason, when a centrifugal pump is used, a sufficient discharge pressure can be obtained when the engine speed is high, but the discharge pressure may be insufficient when the engine speed is low. In order to compensate for such a shortage of discharge pressure of the centrifugal pump, it is conceivable to install a constant volume pump such as a gear pump that can obtain a sufficient discharge pressure even when the engine speed is low.
  • the centrifugal pump and the constant volume pump have completely different mechanisms, and in many cases, the discharge pressures of the two do not coincide with each other even at the same rotational speed. For this reason, in a configuration in which a centrifugal pump and a constant volume pump are provided in the fuel system and both pumps are driven to rotate in proportion to the engine speed, a mode in which the fuel is boosted by the centrifugal pump and a constant volume pump are used. When the mode for boosting the fuel is switched, the fuel pressure may fluctuate and vibration may occur.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems.
  • a mode in which fuel is boosted by a centrifugal pump and a mode in which fuel is boosted by a constant volume pump are provided.
  • the object is to suppress vibration and the like when switching.
  • the present invention adopts the following configuration as means for solving the above-described problems.
  • the fuel system includes a constant volume pump and a centrifugal pump that pressurize and send fuel supplied to an aircraft engine, and a constant volume pump use mode in which the fuel is boosted by the constant volume pump.
  • an operation control means configured to select a centrifugal pump use mode for boosting the fuel by the centrifugal pump according to an operating state of the engine, the engine and the centrifugal pump are connected, and the engine And a transmission capable of changing the rotational speed of the rotational power output from the centrifugal pump and transmitting it to the centrifugal pump and adjusting the speed ratio of the rotational speed.
  • the fuel system of the first aspect includes a first flow path in which the centrifugal pump is installed, a second flow path in which the constant volume pump is installed, and the first flow.
  • the fuel system according to the second aspect includes a downstream end of the first flow path and a downstream end and one end of the second flow path, and the second flow path.
  • the third flow path whose other end is connected to the upstream side of the constant volume pump, and the downstream end of the second flow path and the third flow path are connected in the constant volume pump use mode, and the centrifugal pump is used.
  • a switching mechanism configured to connect the downstream end of the first flow path and the third flow path in the mode.
  • the engine and the centrifugal pump are connected via a transmission capable of adjusting the gear ratio. For this reason, it becomes possible to change the rotation speed of a centrifugal pump, without being proportional to the rotation speed of an engine. Therefore, when switching between the mode in which the fuel is boosted by the centrifugal pump and the mode in which the fuel is boosted by the constant volume pump, the discharge pressure by the centrifugal pump can be matched with the discharge pressure of the constant volume pump.
  • FIGS. 1 and 2 are system block diagrams showing a schematic configuration of the fuel system 1A of the present embodiment.
  • FIG. 1 shows a mode in which the fuel N is boosted by the constant volume pump 2i (constant volume pump use mode)
  • FIG. 2 shows a mode in which the fuel N is boosted by the centrifugal pump 2a (centrifugal pump use mode).
  • the devices described in FIGS. 1 and 2 are the same as each other, and the operating state of each device and the fuel flow path are different.
  • the fuel system 1A of the present embodiment is mounted on an aircraft, pressurizes fuel stored in a fuel tank (not shown), and supplies a necessary amount of this fuel to an aircraft engine.
  • the fuel system 1 ⁇ / b> A of the present embodiment includes a main pipe 1, a fuel pump mechanism 2, a metering mechanism 3, an ECU 4, a shutoff valve 5, a pressure guiding pipe 6, and a switching mechanism 7. It has.
  • the main pipe 1 is a pipe connecting a fuel tank and an engine combustor (not shown), and guides the fuel N from the left side (fuel tank side) to the right side (engine side) in FIG. That is, the main pipe 1 of the present embodiment is a pipe extending linearly from the left side to the right side in FIG.
  • the main pipe 1 is branched into a first flow path 1a, a second flow path 1b, and a third flow path 1c inside the fuel pump mechanism 2.
  • the first channel 1a is a channel in which the centrifugal pump 2a is installed
  • the second channel 1b is a channel in which the constant volume pump 2i is installed.
  • the upstream end of the first flow path 1a and the upstream end of the second flow path 1b are connected to each other on the left side of FIG. 1, and the downstream end of the first flow path 1a and the downstream end of the second flow path 1b are described later. They are connected to each other via a mechanism 7. That is, the 1st flow path 1a and the 2nd flow path 1b are mutually arrange
  • the third flow path 1c is connected to the downstream end of the first flow path 1a and the downstream end and one end (one end of the third flow path 1c) of the first flow path 1a via the switching mechanism 7, and the second flow path
  • the other end (the other end of the third flow path 1c) is connected to the upstream side of the constant volume pump 2i in 1b.
  • the fuel pump mechanism 2 is disposed upstream of the metering mechanism 3 in the flow direction of the main pipe 1.
  • the fuel pump mechanism 2 includes a centrifugal pump 2a, a filter 2b, a transmission 2c, a transmission controller 2d, a shut-off mechanism 2e, a low-pressure centrifugal pump 2f, a filter 2g, a check valve 2h, a constant valve.
  • a positive displacement pump 2i and a check valve 2j are provided.
  • the centrifugal pump 2a is attached to the first flow path 1a as described above.
  • the centrifugal pump 2a is a pump that delivers the fuel N at a discharge pressure proportional to the square of the number of revolutions, that is, the discharge pressure is high at a high rotation and the discharge pressure is low at a low rotation.
  • the filter 2b is disposed between the centrifugal pump 2a and a metering valve 3a described later, and removes minute foreign matters contained in the fuel N flowing through the main pipe 1 (first flow path 1a). Specifically, the filter 2b is disposed between the centrifugal pump 2a and the switching mechanism 7.
  • the transmission 2c connects the engine E and the centrifugal pump 2a, changes the rotational speed of the rotational power output from the engine E (that is, the rotational speed of the output shaft of the engine E), and transmits it to the centrifugal pump 2a.
  • the transmission 2c is configured to be able to adjust the speed ratio of the rotational speed.
  • a stepped transmission or a continuously variable transmission can be used as the transmission 2c.
  • the transmission controller 2d is configured to control a transmission ratio in the transmission 2c, and is provided integrally with the transmission 2c.
  • a pressure P1 of the fuel N on the upstream side of the metering valve 3a is transmitted to the speed change controller 2d through a first pressure guiding pipe 6a that is a partial pipe of the pressure guiding pipe 6.
  • the pressure P3 of the fuel N on the downstream side of a throttling valve 3e described later is transmitted to the shift controller 2d via the second pressure guiding pipe 6b which is a partial piping of the pressure guiding pipe 6.
  • the speed change controller 2d stores in advance a set value of the difference between the pressure P1 and the pressure P3, and when the actual difference between the pressure P1 and the pressure P3 is larger than the set value, the centrifugal pump 2a.
  • the transmission ratio of the transmission 2c is controlled so that the rotational speed of the centrifugal pump 2a is low, and when the actual difference between the pressure P1 and the pressure P3 is smaller than the set value, the rotational speed of the centrifugal pump 2a is increased.
  • the speed ratio of 2c is controlled. That is, such a transmission controller 2d controls the transmission ratio of the transmission 2c according to the actual difference between the pressure P1 and the pressure P3.
  • the differential pressure between the pressure P1 and the pressure P3 can always be kept constant. That is, the differential pressure between the pressure P1 and the pressure P3 can be maintained at the set value.
  • the speed change controller 2 d is electrically connected to the ECU 4, and the speed ratio of the transmission 2 c can be changed based on a command from the ECU 4.
  • the shut-off mechanism 2e is installed on the upstream side of the centrifugal pump 2a in the first flow path 1a. Under the control of the ECU 4, the shut-off mechanism 2e closes the first flow path 1a in the constant volume pump use mode and opens the first flow path 1a in the centrifugal pump use mode. For example, when the switching between the constant volume pump use mode and the centrifugal pump use mode can be smoothly performed, the shut-off mechanism 2e may not be provided.
  • the low-pressure centrifugal pump 2f is installed in the middle of the second flow path 1b on the upstream side of the constant volume pump 2i.
  • the low-pressure centrifugal pump 2 f is a centrifugal pump that is connected to an aircraft engine E via a gear box having a fixed gear ratio and is rotationally driven in proportion to the rotational speed of the engine E.
  • Such a low-pressure centrifugal pump 2f boosts the fuel N flowing through the second flow path 1b to such an extent that cavitation and oil film breakage of the sliding bearing do not occur in the constant volume pump 2i.
  • the filter 2g is disposed between the low-pressure centrifugal pump 2f and the constant volume pump 2i, and removes minute foreign matters contained in the fuel N flowing through the second flow path 1b.
  • the check valve 2h is attached to the second flow path 1b between the filter 2g and the constant volume pump 2i, and allows the fuel N to pass only from the filter 2g toward the constant volume pump 2i.
  • the constant volume pump 2i is a pump composed of, for example, a gear pump or a plunger pump, and is attached to the second flow path 1b on the downstream side of the low-pressure centrifugal pump 2f and the filter 2g.
  • the constant volume pump 2i is a pump that boosts and sends out a fuel N having a flow rate proportional to the rotational speed, that is, discharges a large amount of fuel at a high rotation speed and discharges a small amount of fuel at a low rotation speed.
  • the check valve 2j is installed in a flow path provided in parallel with the constant volume pump 2i, and is configured to bypass the fuel N only from the downstream side to the upstream side of the constant volume pump 2i in the second flow path 1b. When the pressure on the downstream side of the constant volume pump 2i becomes higher than the pressure on the upstream side by a certain level, the fuel N is allowed to pass.
  • the metering mechanism 3 is disposed downstream of the fuel pump mechanism 2, and includes a metering valve 3a, an opening area adjusting mechanism 3b, a displacement detector 3c, a filter 3d, and a throttling.
  • a valve 3e and a differential pressure adjusting valve 3f are provided.
  • the metering valve 3 a is provided in the main pipe 1, and controls the flow rate of the fuel N flowing through the main pipe 1 by adjusting the opening area of the main pipe 1.
  • the opening area adjustment mechanism 3b is attached to the metering valve 3a and is, for example, an electric actuator that drives the metering valve 3a based on a command from the ECU 4.
  • the displacement detector 3c is connected to the metering valve 3a, measures the opening area of the main pipe 1 adjusted by the metering valve 3a, and outputs the measurement result.
  • the displacement detector 3 c is electrically connected to the ECU 4 and outputs the measurement result to the ECU 4.
  • the filter 3d is provided in the middle of the third pressure guiding pipe 6c, which is a partial piping of the pressure guiding pipe 6 that connects the main pipe 1 and the actuator A.
  • the filter 3d removes minute foreign matters remaining in the fuel N flowing through the third pressure guiding pipe 6c. By passing the fuel N through the filter 3d, the fuel N with less impurities can be supplied to the actuator A.
  • the throttling valve 3e is provided in the main pipe 1 on the downstream side of the metering valve 3a, and adjusts the pressure P2 of the fuel N between the metering valve 3a and the throttling valve 3e.
  • the differential pressure adjusting valve 3f includes a fourth pressure guiding pipe 6d that is a partial piping of the pressure guiding pipe 6 that transmits the pressure P1 of the fuel N on the upstream side of the metering valve 3a, and a metering valve 3a and a throttling valve 3e. It is connected to a fifth pressure guiding pipe 6e, which is a partial piping of the pressure guiding pipe 6 that transmits the pressure P2 of the fuel N therebetween.
  • the differential pressure adjusting valve 3f creates a drive fuel pressure that drives the throttling valve 3e so that the differential pressure between the pressure P1 and the pressure P2 is constant.
  • This driving fuel pressure is transmitted to the throttling valve 3e via the sixth pressure guiding pipe 6f, which is a partial pipe of the pressure guiding pipe 6, thereby adjusting the opening of the throttling valve 3e.
  • the throttling valve 3e adjusts the opening of the main pipe 1 so that the differential pressure between the pressure P1 and the pressure P2 is constant.
  • the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the metering valve 3a is always constant regardless of the opening degree of the metering valve 3a, and the flow rate of the fuel N discharged to the downstream side of the metering valve 3a is It changes depending only on the opening area of the main pipe 1 adjusted by the ring valve 3a. Therefore, it is possible to easily adjust the flow rate of the fuel N by the metering valve 3a.
  • the ECU 4 receives operation information of the aircraft body and the engine E, and the ECU 4 controls the opening area adjusting mechanism 3b and the shutoff valve 5 based on the information.
  • the ECU 4 is originally a control unit that controls the entire engine E, and is not an apparatus that belongs only to the fuel system 1A of the present embodiment. That is, ECU4 is comprised so that control of the fuel system 1A of this embodiment may be performed as a part of function, and functions as a calculation control means of this invention.
  • Such an ECU 4 holds, for example, information on the amount of fuel required by the engine E, and causes the opening area adjustment mechanism 3b to adjust the opening of the metering valve 3a based on this amount of fuel.
  • the ECU 4 determines the operation state from the operation information of the machine body and the engine E, and uses a constant volume pump usage mode in which the fuel N is boosted by the constant volume pump 2i, and a centrifugal pump usage mode in which the fuel N is boosted by the centrifugal pump 2a.
  • a constant volume pump usage mode in which the fuel N is boosted by the constant volume pump 2i
  • a centrifugal pump usage mode in which the fuel N is boosted by the centrifugal pump 2a.
  • the ECU 4 is connected to the shut-off mechanism 2e, causes the shut-off mechanism 2e to close the first flow path 1a in the constant volume pump use mode, and opens the first flow path 1a to the shut-off mechanism 2e in the centrifugal pump use mode.
  • the ECU 4 is connected to the switching mechanism 7 and connects the downstream end of the second flow path 1b and the third flow path 1c (the one end of the third flow path 1c) in the constant volume pump use mode, and performs centrifugation.
  • the downstream end of the first flow path 1a is connected to the third flow path 1c (the one end of the third flow path 1c).
  • the ECU 4 is connected to the speed change controller 2d, and when switching between the constant volume pump use mode and the centrifugal pump use mode, the ECU 4 determines the transmission ratio of the transmission 2c, the rotational speed of the centrifugal pump 2a and the centrifugal pump 2a. Control is performed so that both discharge pressures of the volumetric pump 2i are equal to each other.
  • the ECU 4 stores in advance the relationship between the rotational speed of the centrifugal pump 2a and the discharge pressure, and the relationship between the rotational speed of the constant volume pump 2i and the discharge pressure.
  • the ECU 4 is electrically connected to the shut-off valve 5 and can control the shut-off valve 5.
  • the shutoff valve 5 is provided in the main pipe 1, and the flow of the fuel N toward the combustor of the engine E can be stopped by closing the main pipe 1.
  • the pressure guiding pipe 6 is a pipe for transmitting the pressure of the main pipe 1 and the like.
  • the first pressure guiding pipe 6a, the second pressure guiding pipe 6b, the third pressure guiding pipe 6c, the fourth pressure guiding pipe 6d, A fifth pressure guiding pipe 6e and a sixth pressure guiding pipe 6f are provided.
  • the first pressure guiding pipe 6a is connected to the upstream position of the metering valve 3a in the main pipe 1 and the speed change controller 2d, and transmits the pressure P1 to the speed change controller 2d.
  • the second pressure guiding pipe 6b is connected to the downstream position of the throttling valve 3e in the main pipe 1 and the speed change controller 2d, and transmits the pressure P3 to the speed change controller 2d.
  • the third pressure guiding pipe 6c is connected to the upstream position of the metering valve 3a in the main pipe 1 and the actuator A, and transmits the pressure P1 to the actuator A.
  • the fourth pressure guiding pipe 6d is connected to the upstream position of the metering valve 3a in the main pipe 1 and the differential pressure adjusting valve 3f, and transmits the pressure P1 to the differential pressure adjusting valve 3f.
  • the fifth pressure guiding pipe 6e is connected to a portion of the main pipe 1 between the metering valve 3a and the throttling valve 3e and the differential pressure adjusting valve 3f, and transmits the pressure P2 to the differential pressure adjusting valve 3f.
  • the sixth pressure guiding pipe 6f is connected to the differential pressure adjusting valve 3f and the throttling valve 3e, and transmits driving fuel pressure for driving the throttling valve 3e to the throttling valve 3e.
  • the switching mechanism 7 includes a three-way valve 7a disposed at a connection portion between the first flow path 1a and the third flow path 1c, and a three-way valve disposed at a connection portion between the first flow path 1a and the second flow path 1b. 7b.
  • the three-way valve 7a has a posture in which the fuel N flows from the downstream end of the second flow path 1b shown in FIG. 1 to the third flow path 1c through a part of the main pipe 1, and the first flow path 1a shown in FIG. It can be changed to a posture in which the fuel N flows from the downstream end to the third flow path 1c.
  • the three-way valve 7b has a posture in which the fuel N flows from the downstream end of the second flow path 1b shown in FIG.
  • the posture can be changed to the posture in which the fuel N flows toward the mechanism 3.
  • the switching mechanism 7 changes the postures of the three-way valve 7a and the three-way valve 7b to connect the downstream end of the second flow path 1b and the third flow path 1c, or to connect the downstream end of the first flow path 1a. And the third flow path 1c are connected.
  • the fuel N corresponding to the rotational speed is supplied from the fuel tank (not shown) to the main tank. It is supplied to the fuel system 1A of the embodiment.
  • the fuel N supplied to the fuel system 1A of the present embodiment was first pressurized by the low-pressure centrifugal pump 2f to such an extent that the cavitation and sliding bearing oil film breakage did not occur in the constant volume pump 2i, and foreign matter was removed by the filter 2g. Later, it is supplied to the constant volume pump 2i.
  • the fuel N supplied to the constant volume pump 2i is boosted by the constant volume pump 2i and then flows into the main pipe 1 via the second flow path 1b, and is adjusted to a flow rate required for the engine E by the metering valve 3a.
  • the surplus fuel N by this adjustment is returned to the upstream of the constant volume pump 2i through the third flow path 1c.
  • the fuel N adjusted to an appropriate flow rate by the metering valve 3a is supplied to the combustor of the engine E through the heat exchanger K as shown in FIG.
  • the heat exchanger K cools the lubricating oil by exchanging heat between the fuel N and the lubricating oil used in the engine E.
  • the drive fuel pressure is transmitted from the differential pressure adjusting valve 3f to the throttling valve 3e so that the differential pressure between the upstream pressure P1 and the downstream pressure P2 of the metering valve 3a is constant, and the throttling valve 3e. 3e adjusts the opening degree of the main pipe 1 so that the differential pressure between the pressure P1 and the pressure P2 is constant.
  • the fuel N is pumped at a discharge pressure corresponding to the rotational speed.
  • the fuel N supplied to the centrifugal pump 2a is boosted by the centrifugal pump 2a, and then flows into the main pipe 1 through the third flow path 1c, the constant volume pump 2i, and the second flow path 1b, and is sent by the metering valve 3a. It is adjusted to a flow rate required for the engine E.
  • the fuel N adjusted to an appropriate flow rate by the metering valve 3a is supplied to the combustor of the engine E through the heat exchanger K as shown in FIG.
  • the heat exchanger K cools the lubricating oil by exchanging heat between the fuel N and the lubricating oil used in the engine E.
  • the transmission controller 2d controls the transmission ratio of the transmission 2c so that the differential pressure between the pressure P1 upstream of the metering valve 3a and the pressure P3 downstream of the throttling valve 3e becomes a preset value stored in advance. To do. Further, the driving fuel pressure is transmitted from the differential pressure adjusting valve 3f to the throttling valve 3e so that the differential pressure between the upstream pressure P1 and the downstream pressure P2 of the metering valve 3a is constant, and the throttling valve 3e. 3e adjusts the opening degree of the main pipe 1 so that the differential pressure between the pressure P1 and the pressure P2 is constant.
  • the fuel N flows into the second flow path 1b and passes through the constant volume pump 2i.
  • the pressure of the fuel N is sufficiently increased by the centrifugal pump 2a. Therefore, the constant volume pump 2i does not boost the fuel N.
  • the engine E and the centrifugal pump 2a are connected via the transmission 2c capable of adjusting the gear ratio. For this reason, it becomes possible to change the rotation speed of the centrifugal pump 2a without being proportional to the rotation speed of the engine. Therefore, when switching between the centrifugal pump usage mode and the constant volume pump usage mode, the discharge pressure by the centrifugal pump 2a can be matched with the discharge pressure of the constant volume pump 2i. Therefore, according to 1 A of fuel systems of this embodiment, it becomes possible to suppress the vibration etc. when switching a centrifugal pump use mode and a constant volume pump use mode.
  • the fuel system 1A of the present embodiment includes a shut-off mechanism 2e that closes the first flow path 1a in the constant volume pump use mode and opens the first flow path 1a in the centrifugal pump use mode. For this reason, when shifting from the centrifugal pump use mode to the constant volume pump use mode, the supply of the fuel N to the centrifugal pump 2a can be easily stopped.
  • the downstream end of the first flow path 1a and the downstream end and one end of the second flow path 1b are connected to the upstream side of the constant volume pump 2i in the second flow path 1b.
  • the third flow path 1c is connected to the other end, and the downstream end of the second flow path 1b is connected to the third flow path 1c in the constant volume pump use mode, and the first flow path 1a is connected in the centrifugal pump use mode. Is provided with a switching mechanism 7 that connects the downstream end of the first flow path and the third flow path 1c. For this reason, in the constant volume pump usage mode, the surplus fuel N can be returned to the upstream side of the constant volume pump 2i using the third flow path 1c.
  • the configuration in which the speed change controller 2d controls the speed ratio of the transmission 2c based on the pressures (P1 and P3) transmitted from the first pressure guide pipe 6a and the second pressure guide pipe 6b has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the pressure and flow rate of the fuel N are measured by sensors provided in each pipe, and the ECU 4 determines the optimum gear ratio of the transmission 2c based on the measured values.
  • the transmission controller 2d may control the transmission ratio of the transmission 2c based on the obtained value.
  • a clutch mechanism is installed between the engine E and the transmission 2c, and the clutch mechanism is disconnected in the constant volume pump use mode so that power is not transmitted from the engine E to the centrifugal pump 2a. Also good.
  • the fuel N boosted by the centrifugal pump 2a flows into the main pipe 1 via the third flow path 1c, the constant volume pump 2i, and the second flow path 1b.
  • the present invention is not limited to such a configuration, and the fuel N boosted by the centrifugal pump 2 a may flow into the metering valve 3 a via the main pipe 1.
  • the operation of the three-way valves 7a and 7b is changed as appropriate.
  • the third flow path 1c may not be provided.
  • the present invention can be applied to a fuel system that has a centrifugal pump and a constant volume pump and can select a mode in which the fuel is boosted by the centrifugal pump and a mode in which the fuel is boosted by the constant volume pump.

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Abstract

　この燃料システム（１Ａ）は、航空用のエンジン（Ｅ）に供給する燃料（Ｎ）を昇圧して送り出す定容積ポンプ（２ｉ）及び遠心ポンプ（２ａ）と、定容積ポンプにて燃料を昇圧する定容積ポンプ使用モードと遠心ポンプにて燃料を昇圧する遠心ポンプ使用モードとをエンジンの運転状態に応じて選択するように構成された演算制御手段（４）と、エンジンと遠心ポンプとを接続し、エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して遠心ポンプに伝達すると共に回転数の変速比を調整可能な変速機（２ｃ）とを備える。

Description

燃料システム
　本発明は、燃料システムに関する。
　本願は、２０１３年９月２５日に日本に出願された特願２０１３－１９８８２３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　航空機には、エンジンに対して必要量の燃料を供給するための燃料システムが搭載されている。このような燃料システムには、燃料タンクから排出された燃料を昇圧する燃料ポンプが設けられている。このような燃料ポンプとしては、ギアポンプ等の定容積ポンプや遠心ポンプが用いられている。
　このような燃料ポンプの動力源としては、例えば、特許文献１や特許文献２に示すように、電動モータを用いる構成が提案されているが、燃料システムの大型化及び複雑化を招く場合がある。また、電動モータを駆動するための電力は、エンジンの動力を用いて発電することから、電力変換によるロスが発生し、エネルギ効率が低下する場合がある。このため、燃料ポンプは、エンジンに接続し、エンジンから出力される回転動力を用いて駆動することが望ましい。
米国特許第３９４６５５１号明細書 日本国特表２００８－５３０４４２号公報
　遠心ポンプは、回転数の二乗に比例した吐出圧にて液体を吐出する特性を有している。
　また、エンジンから出力される回転動力にて遠心ポンプを回転駆動する場合には、エンジンの回転数と遠心ポンプの回転数とが比例する。このため、遠心ポンプを用いる場合には、エンジンの回転数が高い場合には十分な吐出圧が得られるが、エンジンの回転数が低い場合には吐出圧が不足する可能性がある。このような遠心ポンプの吐出圧の不足を補うには、エンジンの回転数が低くても十分な吐出圧が得られるギアポンプ等の定容積ポンプを設置することが考えられる。
　遠心ポンプと定容積ポンプとは全く機構が異なっており、多くの場合、同一の回転数であっても両者の吐出圧は互いに一致しない。このため、遠心ポンプと定容積ポンプとを燃料システムに設け、いずれのポンプもエンジンの回転数と比例して回転駆動されている構成では、遠心ポンプによって燃料を昇圧するモードと、定容積ポンプによって燃料を昇圧するモードとを切り替えるときに、燃料の圧力が変動して振動等が発生する場合がある。
　本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、遠心ポンプと定容積ポンプとを有する燃料システムにおいて、遠心ポンプによって燃料を昇圧するモードと、定容積ポンプによって燃料を昇圧するモードとを切り替えるときの振動等を抑制することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
　本発明の第１の態様では、燃料システムは、航空用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す定容積ポンプ及び遠心ポンプと、上記定容積ポンプにて上記燃料を昇圧する定容積ポンプ使用モードと上記遠心ポンプにて上記燃料を昇圧する遠心ポンプ使用モードとを上記エンジンの運転状態に応じて選択するように構成された演算制御手段と、上記エンジンと上記遠心ポンプとを接続し、上記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して上記遠心ポンプに伝達すると共に上記回転数の変速比を調整可能な変速機とを備える。
　本発明の第２の態様では、上記第１の態様の燃料システムは、上記遠心ポンプが設置される第１流路と、上記定容積ポンプが設置される第２流路と、上記第１流路における上記遠心ポンプの上流側に設置されると共に、上記定容積ポンプ使用モードにおいて上記第１流路を閉鎖し、上記遠心ポンプ使用モードにおいて上記第１流路を開放するように構成されたシャットオフ機構とをさらに備える。
　本発明の第３の態様では、上記第２の態様の燃料システムは、上記第１流路の下流端及び上記第２流路の下流端と一端とが接続されると共に上記第２流路における上記定容積ポンプの上流側に他端が接続される第３流路と、上記定容積ポンプ使用モードにおいて上記第２流路の下流端と上記第３流路とを接続し、上記遠心ポンプ使用モードにおいて上記第１流路の下流端と上記第３流路とを接続するように構成された切替機構とをさらに備える。
　本発明によれば、変速比を調整可能な変速機を介してエンジンと遠心ポンプとが接続されている。このため、遠心ポンプの回転数をエンジンの回転数に比例することなく変更することが可能となる。よって、遠心ポンプによって燃料を昇圧するモードと、定容積ポンプによって燃料を昇圧するモードとを切り替えるときに、遠心ポンプによる吐出圧を定容積ポンプの吐出圧に合わせることができる。したがって、本発明によれば、遠心ポンプと定容積ポンプとを有する燃料システムにおいて、遠心ポンプによって燃料を昇圧するモードと、定容積ポンプによって燃料を昇圧するモードとを切り替えるときの振動等を抑制することが可能となる。
本実施形態の燃料システム１Ａの概略構成を示すシステムブロック図であり、定容積ポンプで燃料を昇圧するモード（定容積ポンプ使用モード）の様子を示した図である。 本実施形態の燃料システム１Ａの概略構成を示すシステムブロック図であり、遠心ポンプで燃料を昇圧するモード（遠心ポンプ使用モード）の様子を示した図である。
　以下、図面を参照して、本発明に係る燃料システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
　図１及び図２は、本実施形態の燃料システム１Ａの概略構成を示すシステムブロック図である。図１が定容積ポンプ２ｉで燃料Ｎを昇圧するモード（定容積ポンプ使用モード）の様子を示し、図２が遠心ポンプ２ａで燃料Ｎを昇圧するモード（遠心ポンプ使用モード）の様子を示している。なお、図１及び図２に記載された機器は互いに同一であり、各機器の動作状態や燃料の流動経路が異なっている。
　本実施形態の燃料システム１Ａは、航空機に搭載され、不図示の燃料タンクに貯留された燃料を昇圧すると共にこの燃料を航空用のエンジンに必要量供給する。図１に示すように、本実施形態の燃料システム１Ａは、メイン配管１と、燃料ポンプ機構２と、計量機構３と、ＥＣＵ４と、シャットオフバルブ５と、導圧管６と、切替機構７とを備えている。
　メイン配管１は、燃料タンクとエンジンの燃焼器（図示せず）とを接続する配管であり、図１における左側（燃料タンク側）から右側（エンジン側）に向けて燃料Ｎを案内する。すなわち、本実施形態のメイン配管１は、図１において左側から右側に直線状に延びる配管である。このメイン配管１は、燃料ポンプ機構２の内部において、第１流路１ａと、第２流路１ｂと、第３流路１ｃとに分岐されている。第１流路１ａは遠心ポンプ２ａが設置される流路であり、第２流路１ｂは定容積ポンプ２ｉが設置される流路である。第１流路１ａの上流端と第２流路１ｂの上流端とが図１の左側において互いに接続され、第１流路１ａの下流端と第２流路１ｂの下流端とが後述する切替機構７を介して互いに接続されている。すなわち、第１流路１ａと第２流路１ｂとは互いに並列に配置されている。第３流路１ｃは、切替機構７を介して第１流路１ａの下流端及び第２流路１ｂの下流端と一端（第３流路１ｃの一端）とが接続され、第２流路１ｂにおける定容積ポンプ２ｉの上流側に他端（第３流路１ｃの他端）が接続されている。
　燃料ポンプ機構２は、メイン配管１の流れ方向において計量機構３の上流側に配置されている。この燃料ポンプ機構２は、遠心ポンプ２ａと、フィルタ２ｂと、変速機２ｃと、変速制御器２ｄと、シャットオフ機構２ｅと、低圧遠心ポンプ２ｆと、フィルタ２ｇと、逆止弁２ｈと、定容積ポンプ２ｉと、逆止弁２ｊとを備えている。
　遠心ポンプ２ａは、上述のように第１流路１ａに取り付けられている。この遠心ポンプ２ａは、回転数の二乗に比例した吐出圧にて燃料Ｎを送り出すポンプであり、すなわち高回転のときには吐出圧が高くなり、低回転のときには吐出圧が低くなる。フィルタ２ｂは、遠心ポンプ２ａと後述のメータリングバルブ３ａとの間に配置されており、メイン配管１（第１流路１ａ）を流れる燃料Ｎに含まれる微小な異物を除去する。詳細には、フィルタ２ｂは、遠心ポンプ２ａと切替機構７との間に配置されている。
　変速機２ｃは、エンジンＥと遠心ポンプ２ａとを接続し、エンジンＥから出力される回転動力の回転数（すなわち、エンジンＥの出力軸の回転数）を変更して遠心ポンプ２ａに伝達する。この変速機２ｃは、上記回転数の変速比を調整可能に構成されている。変速機２ｃとして、例えば、有段変速機や無段変速機を用いることができる。
　変速制御器２ｄは、変速機２ｃにおける変速比を制御するように構成され、変速機２ｃと一体的に設けられている。この変速制御器２ｄには、導圧管６の一部配管である第１導圧管６ａを介して、メータリングバルブ３ａの上流側の燃料Ｎの圧力Ｐ１が伝達される。また、変速制御器２ｄには、導圧管６の一部配管である第２導圧管６ｂを介して、後述のスロットリングバルブ３ｅの下流側の燃料Ｎの圧力Ｐ３が伝達される。
　本実施形態において変速制御器２ｄは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差の設定値を予め記憶しており、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との実際の差が設定値よりも大きい場合には遠心ポンプ２ａの回転数が低くなるように変速機２ｃの変速比を制御し、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との実際の差が設定値よりも小さい場合には遠心ポンプ２ａの回転数が高くなるように変速機２ｃの変速比を制御する。つまり、このような変速制御器２ｄは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との実際の差に応じて変速機２ｃの変速比を制御する。これによって、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差圧を常に一定に保つことができる。すなわち、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差圧を上記設定値に保つことができる。また、図１及び図２には示していないが、変速制御器２ｄは、ＥＣＵ４と電気的に接続されており、ＥＣＵ４の指令に基づいても変速機２ｃの変速比を変更可能である。
　シャットオフ機構２ｅは、第１流路１ａにおける遠心ポンプ２ａの上流側に設置されている。このシャットオフ機構２ｅは、ＥＣＵ４の制御の下、定容積ポンプ使用モードにおいて第１流路１ａを閉鎖し、遠心ポンプ使用モードにおいて第１流路１ａを開放する。なお、例えば定容積ポンプ使用モードと遠心ポンプ使用モードとの切り替えが円滑に実施できる場合は、このシャットオフ機構２ｅは設けられない場合がある。
　低圧遠心ポンプ２ｆは、定容積ポンプ２ｉよりも上流側において第２流路１ｂの途中部位に設置されている。この低圧遠心ポンプ２ｆは、変速比が固定のギアボックスを介して航空機のエンジンＥに接続されており、エンジンＥの回転数に比例して回転駆動される遠心ポンプである。このような低圧遠心ポンプ２ｆは、定容積ポンプ２ｉにおいてキャビテーションやすべり軸受の油膜切れが生じない程度に、第２流路１ｂを流れる燃料Ｎを昇圧する。フィルタ２ｇは、低圧遠心ポンプ２ｆと定容積ポンプ２ｉとの間に配置されており、第２流路１ｂを流れる燃料Ｎに含まれる微小な異物を除去する。逆止弁２ｈは、フィルタ２ｇと定容積ポンプ２ｉとの間において第２流路１ｂに取り付けられており、フィルタ２ｇから定容積ポンプ２ｉに向けてのみ燃料Ｎを通過させる。
　定容積ポンプ２ｉは、例えばギアポンプやプランジャーポンプからなるポンプであり、低圧遠心ポンプ２ｆとフィルタ２ｇとの下流側において第２流路１ｂに対して取り付けられている。この定容積ポンプ２ｉは、回転数に比例した流量の燃料Ｎを昇圧して送り出すポンプであり、すなわち高回転のときには多量の燃料を吐出し、低回転のときには少量の燃料を吐出する。
　逆止弁２ｊは、定容積ポンプ２ｉと並列に設けられた流路に設置され、第２流路１ｂにおいて定容積ポンプ２ｉの下流側から上流側にのみ燃料Ｎをバイパスさせるように構成され、定容積ポンプ２ｉの下流側の圧力が上流側の圧力よりも一定以上高くなった場合に、燃料Ｎを通過させる。
　計量機構３は、図１に示すように、燃料ポンプ機構２の下流側に配置されており、メータリングバルブ３ａと、開口面積調整機構３ｂと、変位検出器３ｃと、フィルタ３ｄと、スロットリングバルブ３ｅと、差圧調整バルブ３ｆとを備えている。
　メータリングバルブ３ａは、メイン配管１に設けられており、メイン配管１の開口面積を調整することにより、メイン配管１を流れる燃料Ｎの流量を制御する。開口面積調整機構３ｂは、メータリングバルブ３ａに取り付けられており、ＥＣＵ４からの指令に基づいてメータリングバルブ３ａを駆動する例えば電動式のアクチュエータである。
　変位検出器３ｃは、メータリングバルブ３ａと接続されており、メータリングバルブ３ａによって調整されるメイン配管１の開口面積を計測し、その計測結果を出力する。なお、図１には示されていないが、変位検出器３ｃは、ＥＣＵ４と電気的に接続されており、ＥＣＵ４に向けて上記計測結果を出力する。
　フィルタ３ｄは、メイン配管１とアクチュエータＡとを繋ぐ導圧管６の一部配管である第３導圧管６ｃの途中部位に設けられている。フィルタ３ｄは、第３導圧管６ｃを流れる燃料Ｎに残存する微小な異物を除去する。フィルタ３ｄを燃料Ｎが通過することによって、アクチュエータＡに対して、より不純物の少ない燃料Ｎを供給することができる。
　スロットリングバルブ３ｅは、メータリングバルブ３ａの下流側においてメイン配管１に設けられており、メータリングバルブ３ａとスロットリングバルブ３ｅとの間の燃料Ｎの圧力Ｐ２を調整する。差圧調整バルブ３ｆは、メータリングバルブ３ａの上流側における燃料Ｎの圧力Ｐ１を伝達する導圧管６の一部配管である第４導圧管６ｄと、メータリングバルブ３ａとスロットリングバルブ３ｅとの間における燃料Ｎの圧力Ｐ２を伝達する導圧管６の一部配管である第５導圧管６ｅとに接続されている。
　差圧調整バルブ３ｆは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧が一定となるようにスロットリングバルブ３ｅを駆動する駆動燃料圧力を作り出す。この駆動燃料圧力は導圧管６の一部配管である第６導圧管６ｆを介してスロットリングバルブ３ｅに伝達されることによってスロットリングバルブ３ｅの開度を調整する。スロットリングバルブ３ｅは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧が一定となるようにメイン配管１の開度を調整する。これによって、メータリングバルブ３ａの上流側と下流側との差圧がメータリングバルブ３ａの開度に関わらず常に一定となり、メータリングバルブ３ａの下流側に放出される燃料Ｎの流量が、メータリングバルブ３ａによって調整されるメイン配管１の開口面積のみに依存して変化する。よって、メータリングバルブ３ａによる燃料Ｎの流量調整を容易に行うことができる。
　ＥＣＵ４には、航空機の機体やエンジンＥの運転情報が入力され、ＥＣＵ４はこれらの情報に基づいて、開口面積調整機構３ｂやシャットオフバルブ５を制御する。なお、ＥＣＵ４は、本来、エンジンＥ全体の制御を行うコントロールユニットであり、本実施形態の燃料システム１Ａのみに属する装置ではない。つまり、ＥＣＵ４は、本実施形態の燃料システム１Ａの制御をその一部の機能として行うように構成されており、本発明の演算制御手段として機能する。このようなＥＣＵ４は、例えば、エンジンＥが必要とする燃料量の情報を保持しており、この燃料量に基づいて、開口面積調整機構３ｂにメータリングバルブ３ａの開度を調整させる。
　また、ＥＣＵ４は、機体やエンジンＥの運転情報からその運転状態を判断し、定容積ポンプ２ｉによって燃料Ｎを昇圧する定容積ポンプ使用モードと、遠心ポンプ２ａによって燃料Ｎを昇圧する遠心ポンプ使用モードとを上記運転状態に応じて選択する。例えば、エンジンＥの回転数が低い場合には遠心ポンプ２ａの吐出圧が不足する場合があるため定容積ポンプ使用モードを選択し、エンジンＥの回転数が高い場合には遠心ポンプ使用モードを選択することが考えられる。ＥＣＵ４は、シャットオフ機構２ｅと接続されており、定容積ポンプ使用モードにおいてシャットオフ機構２ｅに第１流路１ａを閉鎖させ、遠心ポンプ使用モードにおいてシャットオフ機構２ｅに第１流路１ａを開放させる。また、ＥＣＵ４は、切替機構７と接続されており、定容積ポンプ使用モードにおいて第２流路１ｂの下流端と第３流路１ｃ（第３流路１ｃの上記一端）とを接続させ、遠心ポンプ使用モードにおいて第１流路１ａの下流端と第３流路１ｃ（第３流路１ｃの上記一端）とを接続させる。
　また、ＥＣＵ４は、変速制御器２ｄと接続されており、定容積ポンプ使用モードと遠心ポンプ使用モードと切り替えるときに、変速機２ｃの変速比を、遠心ポンプ２ａの回転数が遠心ポンプ２ａ及び定容積ポンプ２ｉの両吐出圧が互いに一致する回転数となるように制御する。なお、例えばＥＣＵ４は、予め、遠心ポンプ２ａの回転数と吐出圧との関係、及び、定容積ポンプ２ｉの回転数と吐出圧との関係を記憶している。
　ＥＣＵ４は、シャットオフバルブ５に電気的に接続され、シャットオフバルブ５を制御可能である。シャットオフバルブ５は、メイン配管１に設けられ、メイン配管１を閉鎖することでエンジンＥの燃焼器に向かう燃料Ｎの流れを止めることが可能である。
　導圧管６は、メイン配管１等の圧力を伝達するための配管であり、本実施形態においては、第１導圧管６ａ、第２導圧管６ｂ、第３導圧管６ｃ、第４導圧管６ｄ、第５導圧管６ｅ及び第６導圧管６ｆが設けられている。第１導圧管６ａは、メイン配管１におけるメータリングバルブ３ａの上流位置と変速制御器２ｄとに接続されており、圧力Ｐ１を変速制御器２ｄに伝達する。第２導圧管６ｂは、メイン配管１におけるスロットリングバルブ３ｅの下流位置と変速制御器２ｄとに接続されており、圧力Ｐ３を変速制御器２ｄに伝達する。第３導圧管６ｃは、メイン配管１におけるメータリングバルブ３ａの上流位置とアクチュエータＡとに接続されており、圧力Ｐ１をアクチュエータＡに伝達する。第４導圧管６ｄは、メイン配管１におけるメータリングバルブ３ａの上流位置と差圧調整バルブ３ｆとに接続されており、圧力Ｐ１を差圧調整バルブ３ｆに伝達する。第５導圧管６ｅは、メイン配管１におけるメータリングバルブ３ａとスロットリングバルブ３ｅとの間の部位と差圧調整バルブ３ｆとに接続されており、圧力Ｐ２を差圧調整バルブ３ｆに伝達する。第６導圧管６ｆは、差圧調整バルブ３ｆとスロットリングバルブ３ｅとに接続されており、スロットリングバルブ３ｅを駆動する駆動燃料圧力をスロットリングバルブ３ｅに伝達する。
　切替機構７は、第１流路１ａと第３流路１ｃとの接続部に配置される三方弁７ａと、第１流路１ａと第２流路１ｂとの接続部に配置される三方弁７ｂとを備えている。三方弁７ａは、図１に示す第２流路１ｂの下流端からメイン配管１の一部を介して第３流路１ｃに燃料Ｎが流れる姿勢と、図２に示す第１流路１ａの下流端から第３流路１ｃに燃料Ｎが流れる姿勢とに変更可能とされている。三方弁７ｂは、図１に示す第２流路１ｂの下流端から計量機構３と三方弁７ａとに向けて燃料Ｎが流れる姿勢と、図２に示す第２流路１ｂの下流端から計量機構３に向けて燃料Ｎが流れる姿勢とに変更可能とされている。切替機構７は、これらの三方弁７ａ及び三方弁７ｂの姿勢を変更することで、第２流路１ｂの下流端と第３流路１ｃとを接続させたり、第１流路１ａの下流端と第３流路１ｃとを接続させたりする。
　このような構成を有する本実施形態の燃料システム１Ａによれば、定容積ポンプ使用モードでは、定容積ポンプ２ｉが回転駆動されると、回転数に応じた燃料Ｎが不図示の燃料タンクから本実施形態の燃料システム１Ａに供給される。本実施形態の燃料システム１Ａに供給された燃料Ｎは、まず低圧遠心ポンプ２ｆによって、定容積ポンプ２ｉにおいてキャビテーションやすべり軸受の油膜切れが生じない程度まで昇圧され、フィルタ２ｇで異物が除去された後に定容積ポンプ２ｉに供給される。
　定容積ポンプ２ｉに供給された燃料Ｎは、定容積ポンプ２ｉで昇圧された後に第２流路１ｂを介してメイン配管１に流入し、メータリングバルブ３ａによってエンジンＥに必要な流量に調整される。この調整により余った燃料Ｎは、第３流路１ｃを介して定容積ポンプ２ｉの上流に返流される。メータリングバルブ３ａで適切な流量に調整された燃料Ｎは、図１に示すように、熱交換器Ｋを介してエンジンＥの燃焼器に供給される。なお、熱交換器Ｋは、燃料ＮとエンジンＥで用いられる潤滑油とを熱交換することによって潤滑油を冷却する。
　また、差圧調整バルブ３ｆから、メータリングバルブ３ａの上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２との差圧が一定となるように駆動燃料圧力がスロットリングバルブ３ｅに伝達され、スロットリングバルブ３ｅが、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧が一定となるようにメイン配管１の開度を調整する。
　一方、遠心ポンプ使用モードでは、遠心ポンプ２ａが回転駆動されると、回転数に応じた吐出圧で燃料Ｎが圧送される。遠心ポンプ２ａに供給された燃料Ｎは、遠心ポンプ２ａで昇圧された後に第３流路１ｃ、定容積ポンプ２ｉ及び第２流路１ｂを介してメイン配管１に流入し、メータリングバルブ３ａによってエンジンＥに必要な流量に調整される。メータリングバルブ３ａで適切な流量に調整された燃料Ｎは、図２に示すように、熱交換器Ｋを介してエンジンＥの燃焼器に供給される。なお、熱交換器Ｋは、燃料ＮとエンジンＥで用いられる潤滑油とを熱交換することによって潤滑油を冷却する。
　変速制御器２ｄは、メータリングバルブ３ａの上流側の圧力Ｐ１とスロットリングバルブ３ｅの下流側の圧力Ｐ３との差圧が、予め記憶する設定値となるように変速機２ｃの変速比を制御する。さらに、差圧調整バルブ３ｆから、メータリングバルブ３ａの上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２との差圧が一定となるように駆動燃料圧力がスロットリングバルブ３ｅに伝達され、スロットリングバルブ３ｅが、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧が一定となるようにメイン配管１の開度を調整する。
　また、遠心ポンプ使用モードでは、図２に示すように、燃料Ｎが第２流路１ｂに流れ込んで定容積ポンプ２ｉを通過するが、燃料Ｎの圧力が遠心ポンプ２ａで十分に昇圧されているため、定容積ポンプ２ｉは燃料Ｎの昇圧を行わない。
　以上のような本実施形態の燃料システム１Ａにおいては、変速比を調整可能な変速機２ｃを介してエンジンＥと遠心ポンプ２ａとが接続されている。このため、遠心ポンプ２ａの回転数をエンジンの回転数に比例することなく変更することが可能となる。よって、遠心ポンプ使用モードと、定容積ポンプ使用モードとを切り替えるときに、遠心ポンプ２ａによる吐出圧を定容積ポンプ２ｉの吐出圧に合わせることができる。したがって、本実施形態の燃料システム１Ａによれば、遠心ポンプ使用モードと、定容積ポンプ使用モードとを切り替えるときの振動等を抑制することが可能となる。
　また、本実施形態の燃料システム１Ａにおいては、定容積ポンプ使用モードにおいて第１流路１ａを閉鎖し、遠心ポンプ使用モードにおいて第１流路１ａを開放するシャットオフ機構２ｅを備えている。このため、遠心ポンプ使用モードから定容積ポンプ使用モードに移行するときに、遠心ポンプ２ａへの燃料Ｎの供給を容易に停止することができる。
　また、本実施形態の燃料システム１Ａにおいては、第１流路１ａの下流端及び第２流路１ｂの下流端と一端とが接続され、第２流路１ｂにおける定容積ポンプ２ｉの上流側に他端が接続された第３流路１ｃを備え、さらに定容積ポンプ使用モードで第２流路１ｂの下流端と第３流路１ｃとを接続させ、遠心ポンプ使用モードにおいて第１流路１ａの下流端と第３流路１ｃとを接続させる切替機構７を備えている。このため、定容積ポンプ使用モードにおいて、第３流路１ｃを用いて余剰分の燃料Ｎを定容積ポンプ２ｉの上流側に返流することができる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　例えば、上記実施形態においては、第１導圧管６ａと第２導圧管６ｂから伝達される圧力（Ｐ１及びＰ３）に基づいて変速制御器２ｄが変速機２ｃの変速比を制御する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、各配管に設けられたセンサによって燃料Ｎの圧力や流量等を計測し、この計測値に基づいてＥＣＵ４が変速機２ｃの最適な変速比を求め、この求めた値に基づいて変速制御器２ｄが変速機２ｃの変速比を制御する構成としてもよい。
　また、例えば、エンジンＥと変速機２ｃとの間にクラッチ機構を設置し、定容積ポンプ使用モードのときに上記クラッチ機構を切断することでエンジンＥから遠心ポンプ２ａに動力が伝達されないようにしてもよい。
　また、上記実施形態では、遠心ポンプ使用モードにおいて、遠心ポンプ２ａで昇圧された燃料Ｎは、第３流路１ｃ、定容積ポンプ２ｉ及び第２流路１ｂを介してメイン配管１に流入しているが、このような構成には限定されず、遠心ポンプ２ａで昇圧された燃料Ｎがメイン配管１を介してメータリングバルブ３ａに流入する構成であってもよい。この場合、三方弁７ａ，７ｂの動作を適宜変更する。また、特に定容積ポンプ使用モードにおいて、余剰分の燃料Ｎを定容積ポンプ２ｉの上流側に返流する必要がない場合は、第３流路１ｃを設けずともよい。
　本発明は、遠心ポンプと定容積ポンプとを有し、遠心ポンプによって燃料を昇圧するモードと定容積ポンプによって燃料を昇圧するモードとを選択可能な燃料システムに適用することができる。
１Ａ　燃料システム
１　メイン配管
１ａ　第１流路
１ｂ　第２流路
１ｃ　第３流路
２　燃料ポンプ機構
２ａ　遠心ポンプ
２ｂ　フィルタ
２ｃ　変速機
２ｄ　変速制御器
２ｅ　シャットオフ機構
２ｆ　低圧遠心ポンプ
２ｇ　フィルタ
２ｈ　逆止弁
２ｉ　定容積ポンプ
２ｊ　逆止弁
３　計量機構
３ａ　メータリングバルブ
３ｂ　開口面積調整機構
３ｃ　変位検出器
３ｄ　フィルタ
３ｅ　スロットリングバルブ
３ｆ　差圧調整バルブ
４　ＥＣＵ（演算制御手段）
５　シャットオフバルブ
６　導圧管
６ａ　第１導圧管
６ｂ　第２導圧管
６ｃ　第３導圧管
６ｄ　第４導圧管
６ｅ　第５導圧管
６ｆ　第６導圧管
７　切替機構
７ａ　三方弁
７ｂ　三方弁
Ａ　アクチュエータ
Ｅ　エンジン
Ｋ　熱交換器
Ｎ　燃料

Claims (3)

  1. 　航空用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す定容積ポンプ及び遠心ポンプと、
    　前記定容積ポンプにて前記燃料を昇圧する定容積ポンプ使用モードと前記遠心ポンプにて前記燃料を昇圧する遠心ポンプ使用モードとを、前記エンジンの運転状態に応じて選択するように構成された演算制御手段と、
    　前記エンジンと前記遠心ポンプとを接続し、前記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して前記遠心ポンプに伝達すると共に前記回転数の変速比を調整可能な変速機と
    　を備える燃料システム。
  2. 　前記遠心ポンプが設置される第１流路と、
    　前記定容積ポンプが設置される第２流路と、
    　前記第１流路における前記遠心ポンプの上流側に設置されると共に、前記定容積ポンプ使用モードにおいて前記第１流路を閉鎖し、前記遠心ポンプ使用モードにおいて前記第１流路を開放するように構成されたシャットオフ機構と
    　をさらに備える請求項１に記載の燃料システム。
  3. 　前記第１流路の下流端及び前記第２流路の下流端と一端とが接続されると共に前記第２流路における前記定容積ポンプの上流側に他端が接続される第３流路と、
    　前記定容積ポンプ使用モードにおいて前記第２流路の下流端と前記第３流路とを接続し、前記遠心ポンプ使用モードにおいて前記第１流路の下流端と前記第３流路とを接続するように構成された切替機構と
    　をさらに備える請求項２に記載の燃料システム。
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