專利名稱：包括補充固定排量主泵的可變排量驅(qū)動泵的燃料供給和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于燃?xì)廨啓C的燃料輸送系統(tǒng)，并且特別地涉及用于燃?xì)廨啓C應(yīng)用中的高熱效率的飛行器燃料雙泵和控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在航空應(yīng)用中，用于燃?xì)廨啓C的燃料輸送系統(tǒng)典型地運用高壓的正排量泵以供給高壓燃料至驅(qū)動飛行器的發(fā)動機。另外，高壓燃料系統(tǒng)通常被使用以作為用于液壓系統(tǒng)和伺服機構(gòu)的高壓流體的源，所述伺服機構(gòu)定位控制發(fā)動機或飛行器的其它方面的驅(qū)動器 (或致動器)。有時被稱作齒輪泵的正的固定排量泵通過變速箱由渦輪發(fā)動機驅(qū)動。泵流量由此與發(fā)動機速度成比例。主燃料供給泵的尺寸被設(shè)定為在旋翼(windmill)起動狀態(tài)過程中和/或在最大功率狀態(tài)過程中供給足夠的燃料至發(fā)動機，其中所述旋翼起動狀態(tài)典型地為大約6%至10%的常規(guī)巡航速度。因此，在許多發(fā)動機運行狀態(tài)下，發(fā)動機流量要求顯著地小于由主泵供給的高壓流量。過剩的高壓泵流典型地繞回到泵的低壓入口。提高過剩流的壓力并且使所述過剩流返回到低壓實際上浪費了能量。所述能量成為熱量輸入到燃料中并且引起不良的較高燃料溫度。運用固定排量驅(qū)動泵來補充主燃料供給泵可以提供熱的益處；然而，所述熱的益處通過在相對低的穩(wěn)態(tài)壓力下運行相對大的驅(qū)動泵而得以實現(xiàn)。這樣，使用固定排量驅(qū)動泵的所述熱的益處隨著驅(qū)動壓力增大而迅速降低。因此，將會期望提供一種用于燃?xì)廨啓C應(yīng)用的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其使得被升至高壓的超過發(fā)動機燃料流量要求的燃料流的量最小化，由此減少通過泵輸入到燃料中的浪費的熱能。通過在此提供的本發(fā)明的描述，本發(fā)明的所述優(yōu)點和其它優(yōu)點，以及其它的發(fā)明特征將變得清楚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種雙泵流量共享燃料輸送和控制系統(tǒng)，其提供了容許各個系統(tǒng)泵被設(shè)定尺寸以用于給定流量分配的流體回路裝置，允許例如為旋翼起動以及其它最大流量要求狀態(tài)的高發(fā)動機需求下的組合的泵流動，并且允許各個泵流體回路在除高峰流量要求以外的狀態(tài)過程中彼此隔離。這樣，在本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式中，主、固定正排量泵被提供并且被設(shè)定尺寸 (或規(guī)格)為在巡航燃燒流量狀態(tài)(Wf)下供給燃料。以這樣的方式，主泵與用于現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的泵相比是較小的泵，帶有在臨界熱狀態(tài)下的最小的旁通流量。第二可變排量驅(qū)動泵被用于供給驅(qū)動、泄漏(leakages)和冷卻流動并且補充供給發(fā)動機燃燒流量的正排量泵。可變驅(qū)動泵的排量優(yōu)選地被控制為以充分的壓力提供燃料以供給發(fā)動機功能，并且可以被控制以在被發(fā)動機所需要時供給擴充主燃料供給泵所需的
4燃料流量的最小量。當(dāng)兩個泵處于隔離泵模式下時，驅(qū)動泵排量被或是液壓機械地控制和/ 或是以FADEC控制，以提供為供給驅(qū)動、伺服、泄漏和壓力調(diào)節(jié)器所需要的流量。在幾乎所有的穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，驅(qū)動泵的排量典型地被設(shè)定為可用泵排量的一小部分。這導(dǎo)致在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下所需的旁通流的量顯著減小。泵提供比其總流動能力少得多的量，這獲得少得多的能量浪費?？勺儔毫φ{(diào)節(jié)器被控制以設(shè)定滿足伺服和驅(qū)動需求所需要的最小壓力。將穿過泵的差壓降低至較接近系統(tǒng)所需值的值，當(dāng)處于隔離泵模式下和/或在穩(wěn)態(tài)下時，發(fā)動機運行狀態(tài)也導(dǎo)致更少的浪費的能量。固定排量泵和可變排量驅(qū)動泵的高壓出口通過使來自驅(qū)動泵的流動結(jié)合以滿足發(fā)動機燃料要求的流量共享系統(tǒng)而互連。在本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式中，主固定正排量泵供給系統(tǒng)的組合流動能力的大約20 %，可變驅(qū)動泵供給系統(tǒng)的組合流動能力的大約 80%。以這樣的方式劃分流量，以及提供流量共享裝置以在穩(wěn)態(tài)和/或空轉(zhuǎn)速度狀態(tài)過程中控制并隔離每一個泵流體回路，允許驅(qū)動泵對于熱最臨界狀態(tài)以比主供給泵低的排出壓力運行，因為其不再需要滿足這些狀態(tài)下發(fā)動機噴嘴的高壓燃料要求。這樣，被加壓并且再循環(huán)回到驅(qū)動泵的低壓入口的超過發(fā)動機燃料流量要求的燃料流的量顯著減小，由此減小了通過泵輸入至燃料的浪費的熱能。本發(fā)明還部分地提供了一種包括主燃料供給泵的系統(tǒng)，所述主燃料供給泵基本上不供給驅(qū)動和電動液壓伺服閥流量。因此，燃料計量單元(FMU)排出加壓閥不再需要被設(shè)定尺寸為保持運行驅(qū)動器和EHSV所需要的最小差壓。當(dāng)在FMU排出加壓閥上運行時，降低 FMU排出加壓閥設(shè)定產(chǎn)生穿過主固定排量泵的較低的ΔΡ。穿過主泵的較低的ΔΡ使得在這些狀態(tài)下產(chǎn)生的廢熱的量額外地減小。另外，運行發(fā)動機驅(qū)動器所需的壓力隨運行狀態(tài)而變化，并且典型地在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下顯著低于在驅(qū)動瞬變中。因此，在本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式中，包括與可變排量驅(qū)動泵流體連通的可變壓力調(diào)節(jié)器，并且其允許泵ΔΡ變化以使得運行驅(qū)動器和電動液壓伺服閥 (EHSV)所需的最小ΔΡ可以在穿過泵時被保持。保持穿過驅(qū)動泵的較低ΔΡ的能力與使泵排量最小化的能力相結(jié)合，顯著地減小了由泵送系統(tǒng)產(chǎn)生的廢熱的量。此外，包括可變加壓閥調(diào)節(jié)器的本發(fā)明的實施方式可用于提高穿過驅(qū)動泵的Δ P， 因此提高了驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的溫度以用于在燃料溫度低于凍結(jié)點時的冷啟動。這一特征可以允許從燃料系統(tǒng)中去掉伺服換熱器。對于具有從大約旋翼起動一直到巡航的發(fā)動機燃燒流量(Wf)要求的運行狀態(tài)， 兩個泵的高壓排出彼此完全隔離。將可理解的是，大多數(shù)發(fā)動機工作時間在這些狀態(tài)下度過。在大多數(shù)發(fā)動機運行狀態(tài)下使驅(qū)動供給與Wf供給完全隔離消除了在這些狀態(tài)下驅(qū)動瞬變在Wf上的影響。將可理解的是，本發(fā)明至少部分地提供了一種流量共享特征，其允許兩個泵中的每一個的尺寸設(shè)定保持最小。在沒有流量共享的情況下，所述兩個泵典型地以不同的運行狀態(tài)被設(shè)定尺寸，這導(dǎo)致較大的泵和較差的熱性能。因此，本發(fā)明可以至少部分地、可選地提供在臨界燃料系統(tǒng)熱狀態(tài)下來自泵送系統(tǒng)的熱輸入的減小。從驅(qū)動泵需要的穩(wěn)態(tài)流量對于最臨界熱狀態(tài)來說是小的。當(dāng)以小排量運行時，相對于如在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中使用的固定正排量驅(qū)動泵來說，可變泵對于提高的泵壓力差(ΔΡ)在熱方面非常不敏感。因為可變泵被控制為以旁通的燃料的最小量來更密切地匹配驅(qū)動燃料要求，因此這可以允許驅(qū)動系統(tǒng)以相比于這種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)更高的壓力被運行，而使少得多的熱輸入進(jìn)入燃料中。以較高的驅(qū)動泵壓力運行并且使最小的熱沖擊傳至燃料系統(tǒng)的能力可以允許發(fā)動機驅(qū)動器尺寸減小。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過以下詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點將變得更清楚。


結(jié)合在申請文件中并且成為其一部分的附圖示出了本發(fā)明的多個方面，并且與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個方面構(gòu)造的航空發(fā)動機燃料系統(tǒng)，其示出了由與可變壓力或固定壓力調(diào)節(jié)器結(jié)合的可變排量泵補充的主泵；雖然將結(jié)合某些優(yōu)選實施方式描述本發(fā)明，但并非意在將本發(fā)明局限于所述實施方式。相反地，意圖是要覆蓋包括在如所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的備選形式、變化形式和等同形式。
具體實施例方式本發(fā)明的燃料輸送和控制系統(tǒng)100的一個示例性的實施方式在圖1中示出。燃料輸送和控制系統(tǒng)100在其最簡單的形式中包括大致以102標(biāo)出的燃料供給部、包括用于在常規(guī)或穩(wěn)態(tài)的工作狀態(tài)過程中提供燃料至發(fā)動機的固定的正排量泵106(以下稱作主泵 106)的大致以104標(biāo)出的主燃料供給環(huán)路、包括供給高壓液壓流體至輔助發(fā)動機構(gòu)件的可變排量驅(qū)動(actuation)泵110(驅(qū)動泵110)的大致以108標(biāo)出的驅(qū)動供給環(huán)路、使主供給環(huán)路104和驅(qū)動環(huán)路108互相連接以在需要時結(jié)合/組合泵流動的大致以114標(biāo)出的泵流量共享系統(tǒng)、用于計量流至渦輪發(fā)動機的燃料的大致以116標(biāo)出的燃料計量單元(FMU)、以及大致以118標(biāo)出的燃油旁通環(huán)路。將可理解的是，圖1是本發(fā)明的概略視圖并且只示出了系統(tǒng)100的配置的一個示例，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道的那樣，其可以以許多方式實施。如圖1所示，燃料供給部102優(yōu)選地包括燃料箱122和增壓泵124。增壓泵IM供給燃料至主泵106和驅(qū)動泵110。增壓泵IM產(chǎn)生低壓源1 ，其被分成分別以130和132 標(biāo)出的兩個供給管線。如將為本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚知道的那樣，增壓泵1 例如可以是離心泵，其以充分的壓力提供燃料至主泵106和驅(qū)動泵110中每一個的入口。注意到流體流由在圖1中提供的方向箭頭標(biāo)出。如同樣將為本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚知道的那樣，將可理解的是，管線130和132可以各自包括至少一個止回閥和/或燃料過濾器(未示出)。主發(fā)動機燃料供給環(huán)路104包括與主泵106的輸入端105流體連通的低壓1 燃料供給管線130。如下面將更詳細(xì)地描述的那樣，與主泵106的出口 107流體連通的高壓出口管線140以所需流速和以如Psl標(biāo)出的燃料壓力將燃料輸送至泵流量共享系統(tǒng)114。包括高壓減壓閥(HPRV) 144的減壓管線142也被設(shè)置為控制被供給至燃料計量單元116的最大壓力。以150標(biāo)出的再循環(huán)或旁通管線被提供用于使流體流再循環(huán)回到主泵106的低壓輸入端105。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將可理解的那樣，再循環(huán)旁通管線150可以包括旁通閥(未示出)。主泵106優(yōu)選地被充分設(shè)定尺寸以滿足發(fā)動機燃燒流量(Wf)要求，其范圍從超過旋翼一直到巡航狀態(tài)。因此，將可理解的是，由于主泵106被設(shè)定尺寸為在熱力最臨界發(fā)動機狀態(tài)過程中以更密切地匹配發(fā)動機要求的速率輸送燃料，因此高壓旁通/再循環(huán)流量的量被最小化。通過以這樣的方式設(shè)定主泵106的尺寸，其中最大或高發(fā)動機燃料流量狀態(tài)所需要的過剩流量已經(jīng)被切換至驅(qū)動泵110并且以低壓在驅(qū)動環(huán)路108內(nèi)被旁通直到所述流量被需要，在這種穩(wěn)態(tài)狀態(tài)過程中在主供給環(huán)路104內(nèi)產(chǎn)生更少的熱量。此外，如將可理解的那樣，主泵106具有充分的尺寸以滿足這些發(fā)動機穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)過程中的壓力和流量需求，然而其不需要被設(shè)定尺寸為產(chǎn)生滿足旋翼再次起動或高流量狀態(tài)和/或滿足驅(qū)動系統(tǒng)的壓力和流量需求所需要的壓力。這樣，主正排量泵106可以比傳統(tǒng)燃料流動系統(tǒng)的主燃料供給泵在尺寸上較小，并且由此具有較低的重量。在一個實施方式中，例如，主泵106被設(shè)定尺寸為提供組合泵流動能力的大約 20%，而驅(qū)動泵110提供組合流動能力的大約80%。如下文中更詳細(xì)地描述的那樣，在圖 1中以數(shù)字264 —般地標(biāo)出的來自兩個泵的組合流足以滿足用于由發(fā)動機所需要的旋翼再次起動和最大流量狀態(tài)的發(fā)動機流量要求。對于某些其它的應(yīng)用，可以被設(shè)定尺寸為提供發(fā)動機燃燒流量Wf以用于旋翼起動和/或超出巡航的其它狀態(tài)。對于某些其它應(yīng)用，主泵106還可以被設(shè)定尺寸為供給流量以用于除運用燃料流以外的發(fā)動機功能，例如提供流量至發(fā)動機的驅(qū)動器、閥以及其它液壓系統(tǒng)的至少一部分，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將可理解的那樣。這樣，兩個泵之間的約80/20 的流量分界僅僅是本發(fā)明所設(shè)想的流量共享或分界的類型的一個示例。然而，優(yōu)選地，為了使至燃料流的熱耗散最小化，燃料輸送和控制系統(tǒng)100的驅(qū)動泵110被設(shè)定尺寸為在主泵 106的旋翼再次起動和最大流量狀態(tài)過程中提供總發(fā)動機流量要求的較大部分。驅(qū)動環(huán)路108在其最簡單的形式中包括與驅(qū)動泵110的輸入端111流體連通的低壓燃料供給管線132，以及與驅(qū)動泵110的輸出端113流體連通的具有在圖1中由Ps2標(biāo)出的管線排出壓力的高壓出口管線160。驅(qū)動環(huán)路108還包括大致以162標(biāo)出的驅(qū)動系統(tǒng)供給管線，以用于提供液壓燃料至發(fā)動機驅(qū)動器和/或閥構(gòu)件。系統(tǒng)100可以可選地包括與壓力調(diào)節(jié)器組件170流體連通的壓力調(diào)節(jié)管線164。包括高壓減壓閥(HPRV) 168的高壓減壓管線166還可以被包括在內(nèi)，以控制驅(qū)動環(huán)路108中的最大壓力。管線163使驅(qū)動泵 110的輸出端113連接至泵流量共享系統(tǒng)114，以使得流動可以在需要時選擇性地導(dǎo)向主發(fā)動機供給管線沈4。驅(qū)動泵110優(yōu)選是包括大致以196標(biāo)出的泵控制系統(tǒng)的可變排量泵。驅(qū)動泵110 被設(shè)定尺寸為提供系統(tǒng)的組合流動能力的大約80%，例如最大燃料要求狀態(tài)下的發(fā)動機燃料流量需求的80%。然而，將可理解的是，驅(qū)動泵110具有充分的尺寸以提供驅(qū)動器穩(wěn)態(tài)加上瞬變流動，以保證驅(qū)動器合理的運行，并且還考慮用于泄漏和伺服流動。另外，驅(qū)動泵110 被設(shè)定尺寸為補充主泵106以在高峰需求工作狀態(tài)期間提供必要的人工流量至發(fā)動機。驅(qū)動泵110被控制以保持最小流量壓力1^2，其足以滿足驅(qū)動系統(tǒng)壓力要求。這種壓力通過運用優(yōu)選為可變壓力調(diào)節(jié)器的壓力調(diào)節(jié)器170而實現(xiàn)，以根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)壓力需求調(diào)節(jié)排出壓力1^2。這樣，當(dāng)主泵和驅(qū)動泵彼此隔離時，驅(qū)動泵110可以被控制到穩(wěn)態(tài)發(fā)動機狀態(tài)所需要的最小排出壓力Ps2和最小流量。排出壓力可以在被驅(qū)動系統(tǒng)需求所需要時容易地提高或降低。將可理解的是，因為在隔離的泵模式下，驅(qū)動泵110不再以穩(wěn)態(tài)和/或熱臨界狀態(tài)過程中燃料噴嘴/燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需要的壓力幫助供給燃料，因此驅(qū)動泵110排出壓力1^2 將優(yōu)選地低于主泵106的排出壓力1^1。通過運用壓力調(diào)節(jié)器170根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)壓力需求調(diào)整驅(qū)動泵110的壓力輸出，這種最小排出壓力Ps2得以實現(xiàn)。在隔離泵模式下，當(dāng)發(fā)動機狀態(tài)需要使驅(qū)動器運動(“驅(qū)動器瞬變狀態(tài)”)時，可變壓力調(diào)節(jié)器170可用于暫時地提高 Ps2至在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下可能暫時高于I^sl的壓力。然而，當(dāng)驅(qū)動系統(tǒng)返回穩(wěn)態(tài)狀態(tài)時，Ps2被降回至最小所需系統(tǒng)壓力。在本發(fā)明的某些實施方式中，壓力調(diào)節(jié)器170可用于提高排出壓力1^2，并且來自驅(qū)動泵110的旁通流因此可以用于在燃料溫度低于凍結(jié)溫度時提高用于冷啟動的燃料溫度。可變排量驅(qū)動泵110被控制以提供滿足發(fā)動機需求所需要的最小量的流動。當(dāng)處于隔離泵模式下時，泵排量可以被或者是液壓機械地控制和/或以FADEC控制，以提供為供給驅(qū)動、伺服、泄漏和壓力調(diào)節(jié)器所需要的流量。在幾乎所有的穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，當(dāng)泵110處于隔離泵模式下時，驅(qū)動泵110的排量被設(shè)定為可用泵排量的一小部分。這導(dǎo)致旁通流的量顯著減小。驅(qū)動泵在隔離泵模式下提供比其總流動能力少得多的流量，這導(dǎo)致浪費的能量的顯著減小。因此，驅(qū)動泵110可以被設(shè)定尺寸為供給組合流動能力的大約80%，或者發(fā)動機的峰值或最大燃料要求的80%。將可理解的是，驅(qū)動泵和主泵之間的80-20的流量分界僅僅是本發(fā)明所設(shè)想的流量共享或流量平衡的類型的一個示例。實際上，泵之間的燃燒流量、 泄漏和冷卻流量功能的分界可以取決于給定的應(yīng)用而變化。此外，如圖1所示，本發(fā)明的燃料輸送和控制系統(tǒng)100包括流量計量單元 (FMU) 116，其包括由大致以觀0標(biāo)出的例如為電動液壓伺服閥(EHSV)的適當(dāng)伺服控制器設(shè)定的燃料計量閥觀2，所述伺服控制器又被全權(quán)數(shù)字電子控制器(FADEC)(未示出)控制。在燃料計量閥觀2的出口處流體連通的加壓/關(guān)閉閥300被提供以調(diào)節(jié)穿過燃料計量閥282 的壓力降。閥300包括出口 302，其用于以發(fā)動機燃燒要求流速(Wf)供給燃料至發(fā)動機燃燒系統(tǒng)，并且可以在發(fā)動機停機過程中被完全地閉合。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將可理解的那樣， 超過發(fā)動機要求的燃料供給可以通過旁通管線150被再循環(huán)并且被引導(dǎo)回到主泵106的低壓入口。描述了流體輸送系統(tǒng)100的運行和控制。特別地，本發(fā)明的燃料輸送和控制系統(tǒng) 100包括隔離泵模式，其中，主燃料供給環(huán)路104與驅(qū)動環(huán)路108隔離開。優(yōu)選地，系統(tǒng)100 在Wf要求的工作狀態(tài)過程中處于隔離泵模式下，所述工作狀態(tài)從旋翼起動以上一直到巡航狀態(tài)、在其中發(fā)動機運行于大致穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)下的熱力最臨界發(fā)動機狀態(tài)。大多數(shù)發(fā)動機工作時間在這些穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下度過。更特別地，在這些狀態(tài)過程中，泵106和110中的每一個的高壓排放都彼此完全隔離。在隔離泵模式下，驅(qū)動供給環(huán)路108運行，從而以通過發(fā)動機控制器確定的足夠運行包括泄漏和冷卻流量的驅(qū)動系統(tǒng)的最小所需排出壓力1^2以及最小燃料流量供給燃料至驅(qū)動系統(tǒng)供給管線162。在隔離泵模式下，最小所需壓力可依據(jù)特定的發(fā)動機工作狀態(tài)變化，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將公知的那樣。如所描述的那樣，如果排出壓力小于驅(qū)動系統(tǒng)的最小所需壓力，則壓力調(diào)節(jié)器170將用于修正這一差異。當(dāng)排出壓力超過最大預(yù)定壓力時，減壓閥168打開/離開閥座并且允許流體流回泵入口。如以上所描述的那樣，在隔離泵模式下，可變排量驅(qū)動泵110以更密切地匹配驅(qū)動器要求的速率輸送燃料，這樣，加壓旁通/再循環(huán)流的量被最小化，并且由此所產(chǎn)生的熱量被最小化?？勺儔毫φ{(diào)節(jié)器組件170允許驅(qū)動泵110 Δ P變化，以使得運行驅(qū)動器和EHSV所需的最小ΔΡ可以在這些運行狀態(tài)過程中在穿過驅(qū)動泵110時被保持。備選地，如果使用了固定壓力調(diào)節(jié)器，則所述調(diào)節(jié)器被設(shè)定為將驅(qū)動壓力保持在供給驅(qū)動系統(tǒng)所需的最大壓力，從而使泵熱輸入最小化。保持穿過驅(qū)動泵110的低ΔP和設(shè)定最小泵排量顯著地減小了由泵送系統(tǒng)產(chǎn)生的廢熱的量。壓力調(diào)節(jié)器組件170允許穿過可變排量泵110的可變泵Δ P在驅(qū)動器瞬變時迅速提高。使驅(qū)動供給與Wf供給完全地隔離消除了驅(qū)動瞬變在Wf上的影響。壓力調(diào)節(jié)器組件 170還可以用于提高可變泵ΔΡ，因此在燃料溫度低于凍結(jié)點時提高用于冷啟動的燃料溫度。此外，可變驅(qū)動泵110的穩(wěn)態(tài)排量對于最臨界熱狀態(tài)來說是小的，其使旁通流量最小化并且使其熱沖擊最小化。將可理解的是，因為驅(qū)動泵110不再需要滿足在這些狀態(tài)下發(fā)動機噴嘴的高壓燃料要求，因此，對于大致所有的熱臨界狀態(tài)和/或穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，驅(qū)動泵可以以比主供給泵106的排出壓力Psl低的排出壓力Ps2運行。在隔離泵模式下，主供給環(huán)路104向FMU 116提供發(fā)動機燃燒流量供給。在這一工作位置下，流量共享系統(tǒng)114起作用以僅允許輸出從主供給泵106流動至與FMU 116連通的管線沈4。這樣，將可理解的是，管線沈4中的壓力和流量與排出壓力Psl和主泵106 出口處的管線140中的流量減去管線150中的旁通流量大致相同。如以上所描述的那樣， 主泵106被設(shè)定尺寸為以更密切地匹配發(fā)動機要求的速率輸送燃料，高壓旁通/再循環(huán)流的量被最小化，并且由此所產(chǎn)生的熱量被最小化。因此，以最小再循環(huán)在這種穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)進(jìn)行的過程中，主泵106可以以所需排出壓力Psl輸送燃料，而沒有顯著的熱沖擊進(jìn)入主燃料供給環(huán)路104中。這樣，固定位置主泵106專用于供給Wf。特別地，高壓流通過管線140和264被導(dǎo)向燃料計量單元116。此外，因為主泵106沒有供給驅(qū)動和EHSV流量，因此FMU排出加壓閥 300可以被減小到最小尺寸。當(dāng)在FMU排出加壓閥300上運行時，降低FMU排出加壓閥300 設(shè)定產(chǎn)生較低的主泵106 ΔP。較低的ΔΡ使得在這些狀態(tài)下產(chǎn)生的廢熱的量額外地減小。在來自高于巡航的Wf要求的運行狀態(tài)過程中，在旋翼再次起動時或在其它峰值發(fā)動機燃料要求下，本發(fā)明的燃料輸送和控制系統(tǒng)100處于共享泵模式中。當(dāng)預(yù)期發(fā)動機 Wf要求大于主泵106的流動能力時，流量共享系統(tǒng)114從兩個隔離泵的模式過渡到共享泵模式。這允許來自可變驅(qū)動泵110的流動被用于供給或補充發(fā)動機燃燒Wf要求。當(dāng)處于共享泵模式下時，主泵106排出壓力(Psl)和驅(qū)動泵110排出壓力(1^2) 大致相等。在共享泵模式下，來自驅(qū)動泵Iio和主泵106的組合輸出流量滿足最大發(fā)動機流量要求。依據(jù)發(fā)動機所要求的流量的量，驅(qū)動泵110供給擴充主泵104所需要的補充流量體積。這樣，泵流量共享系統(tǒng)114與泵控制器196結(jié)合改變由驅(qū)動泵110提供的補充流量的量。來自驅(qū)動泵110的過剩泵流量可以通過管線164和壓力調(diào)節(jié)器164和/或通過減壓管線166繼續(xù)再循環(huán)至驅(qū)動泵110的輸入端。在共享泵模式下超過發(fā)動機要求的任何流量可以經(jīng)由旁路系統(tǒng)118繞回主泵106的低壓入口側(cè)。將可理解的是，本發(fā)明提供補充固定排量主泵的可變排量驅(qū)動泵，其中，流量共享系統(tǒng)允許兩個泵的尺寸設(shè)定保持最小。在沒有流量共享的情況下，所述兩個泵將典型地以不同的工作狀態(tài)被設(shè)定尺寸，這會導(dǎo)致較大的泵和較差的熱性能。在沒有流量共享的情況
9下，主固定排量泵將被設(shè)定尺寸以用于起始流量。在本發(fā)明的一個示例中，主泵106排量可大約為約1. 1厘升/轉(zhuǎn)(Cl/rev)。驅(qū)動泵110被設(shè)定尺寸以用于起動時的泄漏，并且排量可大約為約1. 5厘升/轉(zhuǎn)。利用流量共享，兩個泵的組合排量可約為1. 65厘升/轉(zhuǎn)。包括在此提到的公開文獻(xiàn)、專利申請和專利的所有引用文件在此通過對該文件的引用而被結(jié)合，正如每一個文件都通過引用而被分別地和特別地表示被引用并且其整體都已在本文中闡述那樣。在描述本發(fā)明的上下文中(特別是在以下權(quán)利要求書的上下文中)，術(shù)語“一”和 “一個”和“所述”以及類似的表示的使用應(yīng)該被理解為涵蓋單個和多個，除非在此作出了其它表示或者與環(huán)境明顯矛盾。術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”以及“含有”將被理解為開放性表示的術(shù)語(即意思是“包括但不限于”)，除非另有說明。除非在此另有說明，否則數(shù)值范圍在此的列舉僅僅用作單個地引述落入該范圍中的每個單獨的值的簡述方法，并且每個單獨的值都結(jié)合在申請文件中，正如其在此被單獨地列舉那樣。在此描述的所有方法都可以以任何適當(dāng)?shù)捻樞蜻M(jìn)行，除非在此另有說明或者相反地與上下文明顯矛盾。在此任何一個或所有示例、或者示例性的語言(比如像“例如”)的使用僅僅用于更好地說明本發(fā)明而不形成對本發(fā)明的范圍的限制，除非在權(quán)利要求書中另行說明。在本申請文件中不應(yīng)將任何語言理解為表示對實踐本發(fā)明來說必要的任何不在權(quán)利要求中要求保護(hù)的原件。在此描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，包括對本發(fā)明人來說用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳的方式。在閱讀了前述描述的基礎(chǔ)上，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，這些優(yōu)選實施方式的變化形式可以是顯而易見的。本發(fā)明人預(yù)期有經(jīng)驗的技術(shù)人員視情況而運用這樣的變化形式，并且本發(fā)明人預(yù)期本發(fā)明以不同于在此所特別地描述的方式被實踐。因此，如適用的法律所允許的那樣，本發(fā)明包括在本申請文件所附權(quán)利要求書中描述的主題的所有變化形式和等同形式。此外，以上所述元件以其所有可能的變化形式的任何結(jié)合都被本發(fā)明所包括， 除非在此另有說明或者相反于上下文明顯矛盾。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的燃料輸送和控制系統(tǒng)，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機具有最大發(fā)動機燃料流量需求和燃料計量單元、需要最小運行燃料流量和最小運行壓力的驅(qū)動系統(tǒng)， 所述燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括可變排量驅(qū)動泵，其具有能夠提供發(fā)動機的所述最大燃料流量需求的第一部分的尺寸，所述泵具有出口和排出壓力；以及固定排量主泵，其具有配置為提供發(fā)動機的所述最大燃料流量需求的第二部分的尺寸，所述主泵具有出口和排出壓力，所述主泵的出口與所述燃料計量單元流體連通并且選擇性地與所述驅(qū)動泵的出口流體連通，其中，所述燃料輸送和控制系統(tǒng)可配置在隔離泵模式和共享泵模式之間，其中在所述隔離泵模式下所述驅(qū)動泵和所述主泵各自的出口彼此分離，并且在所述共享泵模式下所述驅(qū)動泵和所述主泵各自的出口彼此流體連通以使得發(fā)動機的所述最大燃料流量的第一部分與發(fā)動機的所述最大燃料流量的第二部分組合，并且其中所述組合流被供給至所述發(fā)動機的所述燃料計量單元。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動泵具有入口并且還包括壓力調(diào)節(jié)器組件，以在隔離泵模式下將所述驅(qū)動泵的出口處的排出壓力控制到所述驅(qū)動系統(tǒng)的所述最小運行壓力。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)器組件是可變壓力調(diào)節(jié)器。
4.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述系統(tǒng)處于隔離泵模式下時，所述驅(qū)動泵的排出壓力小于所述主泵的排出壓力。
5.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動泵還包括與所述驅(qū)動泵的出口流體連通的可變控制系統(tǒng)，從而以所述驅(qū)動系統(tǒng)需要的最小運行燃料流量提供燃料。
6.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主泵被設(shè)定尺寸為提供所述發(fā)動機的所述最大燃料流量需求的大致20%，并且所述驅(qū)動泵被設(shè)定尺寸為提供所述發(fā)動機的所述最大燃料流量需求的大致約80%。
7.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料輸送和控制系統(tǒng)還包括與所述燃料計量單元流體連通的燃料旁通管線，所述旁通管線將燃料引導(dǎo)回到所述主泵的入口。
8.一種在具有最大燃料流量要求的航空發(fā)動機中使用的燃料系統(tǒng)，所述燃料系統(tǒng)包括用于對來自燃料供給裝置的燃料加壓的固定排量泵，所述固定排量泵具有入口和出口，所述固定泵以充分的流量和排出壓力提供燃料以滿足所述發(fā)動機在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下的要求；以及用于對來自所述燃料供給裝置的燃料加壓的可變排量泵，所述可變?nèi)剂媳镁哂腥肟诤统隹?，所述可變泵能夠以充分的排出壓力提供輸出燃料以滿足多個液壓驅(qū)動裝置的要求， 所述變量泵的出口選擇性地與所述固定泵的出口流體連通，其中當(dāng)所述泵的出口被隔離時，所述可變泵的排出壓力小于所述固定泵的排出壓力，并且其中來自所述固定泵和可變泵的組合輸出流量足以滿足所述發(fā)動機的最大燃料要求。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述固定泵被設(shè)定尺寸為提供來自所述發(fā)動機的最大燃料要求的大致20%，并且所述可變泵被設(shè)定尺寸為提供所述發(fā)動機的最大燃料要求的大致約80%。
10.如權(quán)利要求8所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料系統(tǒng)還包括用于控制操作穿過所述可變泵的入口和出口的壓力降的與所述可變泵連通的調(diào)節(jié)器閥組件。
11.如權(quán)利要求10所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)器組件包括可變壓力調(diào)節(jié)
12.如權(quán)利要求8所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料系統(tǒng)還包括與所述調(diào)節(jié)器閥組件連通的控制閥，所述控制閥配置為用于設(shè)定穿過所述可變泵的壓力差。
13.如權(quán)利要求8所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料系統(tǒng)還包括選擇性地連接所述可變泵的出口和所述固定泵的出口的泵流量共享系統(tǒng)。
14.一種雙泵燃料供給系統(tǒng)，其用于輸送燃料至具有最大燃料要求的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的燃料計量單元，所述燃料供給系統(tǒng)包括具有與所述燃料計量單元流體連通的輸入部和輸出部的固定輸送主燃料泵；以及具有輸入部和輸出部的可變驅(qū)動泵；使所述固定泵和所述可變泵互連的流量共享系統(tǒng)，所述流量共享系統(tǒng)具有第一配置和第二配置，其中在所述第一配置中所述固定泵的流量輸出與所述可變泵的流量輸出隔離， 在所述第二配置中所述固定泵的流量輸出與所述可變泵的流量輸出組合，其中所組合的輸出被供給至所述發(fā)動機的燃料計量單元。
15.如權(quán)利要求14所述的雙泵燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述可變泵還包括壓力調(diào)節(jié)器組件以控制穿過所述驅(qū)動泵的輸入部和輸出部的壓力降。
16.如權(quán)利要求15所述的雙泵燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)器組件是可變壓力調(diào)節(jié)器。
17.如權(quán)利要求16所述的雙泵燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述固定泵被設(shè)定尺寸為以充分的壓力和流量提供燃料至所述發(fā)動機內(nèi)的多個液壓驅(qū)動裝置。
18.如權(quán)利要求14所述的雙泵燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述可變泵還包括與所述可變泵的輸出部和所述流量共享系統(tǒng)流體連通的可變控制系統(tǒng)。
19.一種輸送燃料至具有最大燃料要求的航空發(fā)動機的方法，所述方法包括提供具有出口并且能夠以排出壓力提供燃料的第一泵，所述第一泵被設(shè)定尺寸為供給所述發(fā)動機的最大燃料要求的第一部分；提供具有選擇性地與所述第一泵的出口流體連通的出口的第二泵，所述第二泵能夠提供所述發(fā)動機的最大燃料要求中大于所述第一部分的第二部分；以及在隔離泵模式和共享泵模式之間交替變換，其中在所述隔離泵模式中所述第二泵以最小所需排出壓力僅提供流體流至所述發(fā)動機的驅(qū)動系統(tǒng)，在所述共享泵模式中所述第一泵和所述第二泵的出口流體連通以提供所述發(fā)動機需要的最大燃料量。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述第二泵是可變排量泵。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，在隔離泵模式下，所述第二泵的排出壓力約小于所述第一泵的排出壓力。
全文摘要
提供了一種包括雙泵流體回路配置的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其包括設(shè)定尺寸為供給從超過旋翼一直到巡航的范圍內(nèi)的主發(fā)動機燃燒流的固定正排量泵，以及設(shè)定尺寸為供給流體至發(fā)動機驅(qū)動器、閥和其它液壓運行的發(fā)動機部件的可變排量泵，其帶有使所述兩個泵互連的泵流量共享系統(tǒng)。來自兩個泵的組合流足以滿足用于旋翼再次起動和最大流量狀態(tài)的發(fā)動機流量要求。在巡航或常規(guī)運行狀態(tài)期間，泵在完全隔離的流動回路中運行，使再循環(huán)最小化并且因此使進(jìn)入燃料供給系統(tǒng)中的熱輸入最小化。
文檔編號F02M59/24GK102239325SQ200980148768
公開日2011年11月9日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者C·C·貝克, J·F·沃爾施萊格 申請人:伍德沃德公司