CN102980622A - 一种燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法 - Google Patents

Abstract

一种燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法，分以下6步骤：1）采用定压差燃油流量计量方法，计量活门采用矩形控油窗口，使起动流量特性为线性；2）设置旁路调整元件，使起动流量特性的截距可调整；3）燃油计量装置作为标准件，其压差活门或压差回油活门压强差、计量活门阀芯初始位置反馈值、计量活门控油窗口宽度、旁路调整元件流通面积等参数均在设计公差的中间范围；4）调整计量活门阀芯位移传感器的安装位置；5）使被调整产品起动流量特性的斜率与标准件相同；6）使被调整产品起动流量特性的截距与标准件相同。本发明的优点：能够显著提高起动流量特性的一致性，保证燃油计量装置具有良好的互换性。

Description

一种燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法

技术领域

本发明涉及航空发动机或地面燃机数字电子式控制***的燃油计量装置设计与调试领域，特别涉及了一种燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法。

背景技术

航空发动机或地面燃机数字电子式控制***中，燃油计量装置是控制***的执行机构，主要用以实现燃油流量计量功能。起动流量特性就是燃油计量装置与航空发动机或地面燃机起动阶段对应的流量特性。起动流量特性直接影响航空发动机或地面燃机的起动效果，因此应精细调整，使批量生产的同一型号燃油计量装置具有一致的起动流量特性，以保证燃油计量装置的互换性。

尚无有效的燃油计量装置流量特性设计及调整方法，经常遇到不同台份燃油计量装置的起动流量特性差异大问题，影响了产品的互换性。

机械液压式控制***的燃油计量装置，通常设计有多种可由用户调整的起动流量特性调整元件，其起动流量特性可在整机上根据使用情况现场调整，故机械液压式控制***对燃油计量装置起动流量特性一致性的要求比较宽松，易于实现。而为了降低用户的使用负担，数字电子式控制***要求燃油计量装置不能设置需要用户调整的元件，其起动流量特性一致性必须由燃油计量装置自身的设计及调试解决，难度较大。

发明内容

本发明的目的是为了解决针对航空发动机或地面燃机数字电子式控制***中，燃油计量装置无有效的起动流量特性设计及调整方法问题，特提供了一种燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法。

本发明提供了一种燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法，其特征在于：所述的燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法分以下6步骤：

1）燃油计量装置采用定压差燃油流量计量方法，并且其中的计量活门采用或部分采用矩形控油窗口，使起动流量特性为线性；

2）设置一个与计量活门并联的流通面积可调的旁路调整元件，使起动流量特性的截距可调整；

3）燃油计量装置作为标准件，其压差活门或压差回油活门压强差、计量活门阀芯初始位置反馈值、计量活门控油窗口宽度、旁路调整元件流通面积等参数均应在设计公差的中间范围；录取此标准件的起动流量特性和计量活门的初始位置反馈值，作为其它待调整产品的标准值；

4）调整计量活门阀芯位移传感器的安装位置，使被调整产品计量活门阀芯的初始位置反馈值与标准件相同；

5）通过改变压差活门或压差回油活门的压差弹簧预紧力调整起动流量特性的斜率，使被调整产品起动流量特性的斜率与标准件相同；

6）通过改变旁路调整元件的流通面积调整起动流量特性的截距，使被调整产品起动流量特性的截距与标准件相同。

所述的计量方法为

采用燃油计量装置计量燃油流量的方法：

根据流体力学的相关知识，流经一个节流元件的流量Q与其流通面积A和前后压强差ΔP有关，即：

$Q=K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}A---A$

其中，K为常数。

若使用一个具有压强差保持功能的元件将上式中的压强差ΔP保持为恒定值，则此时，流经节流元件的流量只与其流通面积有关。若节流元件的流通面积可调节，我们就可以通过调节其流通面积实现对燃油流量的计量。这就是燃油计量装置计量燃油流量的基本原理，该原理通常称为定压差燃油流量计量原理。

其中，流通面积可调的节流元件通常称为计量活门，计量活门用面积可调的窗口来改变流通面积，其控油窗口的形状对流量特性有重要影响；具有压强差保持功能的元件通常称为压差活门，其种类繁多、形式多样，但都要通过一个弹簧的预紧力来设定希望的压强差。

计量活门和压差活门均有多种不同的结构形式，但本发明阐述的设计及调整方法对二者的基本结构无要求。目前国内外现有的燃油计量装置，基本均采用上述工作原理，本发明阐述的起动流量设计及调整方法即适用于采用上述燃油流量计量原理的燃油计量装置。

所述的燃油计量装置包括计量活门与压差活门，对起动流量特性及其设计与调整方法有直接影响，计量活门和压差活门的具体结构包括中，压差活门由阀芯10、衬套11、压差弹簧9等组成，是集压差测量与回油功能为一体的压差回油活门；

阀芯10下端作用着计量活门前燃油1压力，上端作用着计量活门后燃油4压力和压差弹簧9的预紧力，衬套11上对称开有偶数个将计量活门前燃油1返回低压回油腔的回油窗口12。计量活门前后的压强差由压差弹簧9的预紧力及阀芯10面积决定。当压差活门处于稳定状态，由阀芯10的力平衡方程可得到如下关系：

$\mathrm{\ΔP}=\frac{4F_0}{\mathrm{\π}{d}^2}---B$

其中，F0：压差弹簧9预紧力，d：阀芯10直径。

当压差弹簧9刚度不大，且阀芯10位移变化较小时，可近似认为压差弹簧9预紧力不变，故计量活门前后压强差为恒定值。通过B式亦可知道，调整压差弹簧9的预紧力即可改变计量活门前后的压强差。燃油计量装置稳定工作时，作用在阀芯10上的力是平衡的。若某种干扰因素破坏了阀芯10的力平衡，阀芯10将通过调整回油流量，自动使其重新平衡。以增加计量油流量为例，若令计量活门的阀芯5上移扩大其控油窗口3流通面积，使燃油计量装置的计量油流量增加，则由于计量活门的流阻下降，计量活门前燃油1的压强将降低。计量活门前燃油1压强降低使压差活门阀芯10下移，减小了回油窗口12的流通面积以及回油流量，计量活门前燃油1压强上升，则阀芯10重新回到受力平衡的稳定状态。

为了增加压差活门阀芯10的阻尼，使其运动平稳，在压差弹簧9所在油腔的出口油路中设置有节流嘴8。

计量活门由阀芯5、衬套2、复位弹簧6、位移传感器7等组成。阀芯5受上下两腔的控制油驱动，控制油来自受电子控制器控制的电液转换元件，能够沿轴向上下移动，其位置由位移传感器7反馈回电子控制器，可实现精确的位置闭环控制。衬套2上对称开有偶数个控油窗口3，控油窗口3一部分被阀芯5遮蔽，阀芯5的位置决定了控油窗口3的实际流通面积。由于压差活门已经将计量活门前后的压强差保持为恒定值，故计量油流量仅与控油窗口3的实际流通面积有关。阀芯5上移时控油窗口3实际流通面积增加，输出的计量油增加；反之，计量油减少。燃油计量装置停止工作时，复位弹簧6将阀芯5下压至使控油窗口3完全关闭的初始位置。

计量活门的控油窗口3形式有：矩形、三角形或圆形，不同的形状有不同的流量特性。流量特性就是计量油流量与计量活门阀芯5位置的对应关系，也即计量油流量与计量活门阀芯5反馈值的对应关系，起动流量特性就是燃油计量装置整体流量特性的小流量部分。

在数字电子控制***的燃油计量装置中，采用矩形控油窗口，或几段矩形窗口的组合形式，原因如下：设某计量活门采用了两个图2所示的矩形控油窗口，其宽度为L。以阀芯的初始位置为坐标原点，该阀芯有长度为S0的空行程,S0为控油窗口开始打开位置的反馈值，当前打开长度为S-S0。由上述A式可知：

$Q=K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}A=2K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}\mathrm{LS}-2K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}\mathrm{LS}0---C$

由C式可知，若采用矩形控油窗口，流量特性为线性,见图3，对实际应用极为有利，而且数字电子控制***的计量活门阀芯仅受电子控制器控制，可以全程无级调节，故在数字电子控制***的燃油计量装置中，通常采用矩形控油窗口。

矩形控油窗口流量特性线的斜率,也称之为流量增益,反映了计量油流量对计量活门阀芯位移的灵敏度。由于工程应用中，计量活门阀芯位置闭环控制的精度有限，故需要匹配流量特性线斜率与阀芯位置摆动量的关系。如图4所示，设阀芯在S点有±ΔS的摆动量，则对应的计量油流量摆动量±ΔQ为：

$\±\mathrm{\ΔQ}=\±2K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}\mathrm{L\ΔS}---D$

为了满足使用要求，航空发动机或地面燃机对燃油计量装置的计量油流量摆动量均有明确的精度要求。为了达到要求的流量精度，必须对流量特性线的斜率进行限制。在已知阀芯摆动量±ΔS和流量精度要求±ΔQ时，流量特性线斜率的最大值kmax由下式确定：

$k\max =\frac{\mathrm{\ΔQ}}{\mathrm{\ΔS}}---E$

由C式知道，流量特性线的斜率与计量活门前后压强差ΔP和控油窗口宽度L有关。在压强差ΔP已经确定的前提下，由E式即可确定矩形控油窗口的最大宽度。

起动流量特性设计及调整方法原理分析:由于加工误差的存在，不同台份燃油计量装置的流量特性必然有差异，燃油计量装置起动流量特性设计及调整的目的就是通过一定的设计和调整方法，使多台份燃油计量装置具有一致的起动流量特性线，以满足航空发动机或地面燃机对燃油计量装置互换性的要求。

本发明阐述的起动流量特性设计及调整方法针对采用定压差燃油流量计量原理，并且计量活门具有矩形控油窗口的燃油计量装置，由C式知，其起动流量特性是线性的，可由特性线的斜率和截距确定。因此，只要起动流量特性线的斜率和截距便于调节，就可以使多台份燃油计量装置具有一致的起动流量特性。

通过C式，可得表1内容：

表1起动流量特性线调整分析表

由表1可知，现有的调整手段仅能保证起动流量特性的斜率一致，而截距无法调整。因此，应增加可调整手段，使起动流量特性的截距可调整。

如图6所示，本发明设置了一个与计量活门并联的流通面积可调的旁路调整元件，通过对该旁路调整元件流通面积的调整，改变其流量，进而调整燃油计量装置总的起动流量特性。本发明对该旁路调整元件的具体结构无要求，可为层板节流器、节流嘴或其它特殊结构，只要流通面积便于调整即可。

由于旁路调整元件与计量活门并联，其前后压强差与计量活门相同也是恒定值，故流经该元件的燃油流量仅与其自身的流通面积有关，并且总的计量油流量,记为Qsum,为流经计量活门与旁路调整元件的流量之和。设流经旁路调整元件的燃油流量为Q0，则C式变为：

$Q_{\mathrm{sum}}=Q+Q0=2K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}\mathrm{LS}-2K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}\mathrm{LS}0+Q0---C^{,}$

旁路调整元件的燃油流量Q0可由其流通面积调整，故增加该元件后起动流量特性的截距亦可调整。

通过采取定压差燃油流量计量原理、计量活门采用矩形控油窗口、增加旁路调整元件三项设计措施，我们就可以得到线性的起动流量特性，并通过压差弹簧预紧力调整特性线的斜率、通过旁路调整元件流通面积调整特性线的截距，使得多台份燃油计量装置具有一致的起动流量特性。

本发明的优点：

本发明所述的燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法，能够显著提高起动流量特性的一致性，保证燃油计量装置具有良好的互换性。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为压差活门与计量活门示意图；

图2为矩形控油窗口示意图；

图3为矩形控油窗口流量特性线示意图；

图4为阀芯位置摆动与流量摆动关系示意图；

图5为矩形组合控油窗口示意图；

图6为增加旁路调整元件示意图；

图7为起动流量特性设计及调整流程图；

图中：1-计量活门前燃油；2-衬套；3-控油窗口；4-计量活门后燃油；5-阀芯；6-复位弹簧；7-位移传感器；8-节流嘴；9-压差弹簧；10-阀芯；11-衬套；12-回油窗口。

具体实施方式

实施例

本实施例提供了一种燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法，其特征在于：所述的燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法分以下6步骤：

1）燃油计量装置采用定压差燃油流量计量方法，并且其中的计量活门采用或部分采用矩形控油窗口，使起动流量特性为线性；

2）设置一个与计量活门并联的流通面积可调的旁路调整元件，使起动流量特性的截距可调整；

3）燃油计量装置作为标准件，其压差活门或压差回油活门压强差、计量活门阀芯初始位置反馈值、计量活门控油窗口宽度、旁路调整元件流通面积等参数均应在设计公差的中间范围；录取此标准件的起动流量特性和计量活门的初始位置反馈值，作为其它待调整产品的标准值；

4）调整计量活门阀芯位移传感器的安装位置，使被调整产品计量活门阀芯的初始位置反馈值与标准件相同；

5）通过改变压差活门或压差回油活门的压差弹簧预紧力调整起动流量特性的斜率，使被调整产品起动流量特性的斜率与标准件相同；

6）通过改变旁路调整元件的流通面积调整起动流量特性的截距，使被调整产品起动流量特性的截距与标准件相同。

所述的计量方法为

采用燃油计量装置计量燃油流量的方法：

根据流体力学的相关知识，流经一个节流元件的流量Q与其流通面积A和前后压强差ΔP有关，即：

$Q=K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}A---A$

其中，K为常数。

若使用一个具有压强差保持功能的元件将上式中的压强差ΔP保持为恒定值，则此时，流经节流元件的流量只与其流通面积有关。若节流元件的流通面积可调节，我们就可以通过调节其流通面积实现对燃油流量的计量。这就是燃油计量装置计量燃油流量的基本原理，该原理通常称为定压差燃油流量计量原理。

其中，流通面积可调的节流元件通常称为计量活门，计量活门用面积可调的窗口来改变流通面积，其控油窗口的形状对流量特性有重要影响；具有压强差保持功能的元件通常称为压差活门，其种类繁多、形式多样，但都要通过一个弹簧的预紧力来设定希望的压强差。

计量活门和压差活门均有多种不同的结构形式，但本发明阐述的设计及调整方法对二者的基本结构无要求。目前国内外现有的燃油计量装置，基本均采用上述工作原理，本发明阐述的起动流量设计及调整方法即适用于采用上述燃油流量计量原理的燃油计量装置。

所述的燃油计量装置包括计量活门与压差活门，对起动流量特性及其设计与调整方法有直接影响，计量活门和压差活门的具体结构包括中，压差活门由阀芯10、衬套11、压差弹簧9等组成，是集压差测量与回油功能为一体的压差回油活门；

阀芯10下端作用着计量活门前燃油1压力，上端作用着计量活门后燃油4压力和压差弹簧9的预紧力，衬套11上对称开有偶数个将计量活门前燃油1返回低压回油腔的回油窗口12。计量活门前后的压强差由压差弹簧9的预紧力及阀芯10面积决定。当压差活门处于稳定状态，由阀芯10的力平衡方程可得到如下关系：

$\mathrm{\ΔP}=\frac{4F_0}{\mathrm{\π}{d}^2}---B$

其中，F0：压差弹簧9预紧力，d：阀芯10直径。

当压差弹簧9刚度不大，且阀芯10位移变化较小时，可近似认为压差弹簧9预紧力不变，故计量活门前后压强差为恒定值。通过B式亦可知道，调整压差弹簧9的预紧力即可改变计量活门前后的压强差。燃油计量装置稳定工作时，作用在阀芯10上的力是平衡的。若某种干扰因素破坏了阀芯10的力平衡，阀芯10将通过调整回油流量，自动使其重新平衡。以增加计量油流量为例，若令计量活门的阀芯5上移扩大其控油窗口3流通面积，使燃油计量装置的计量油流量增加，则由于计量活门的流阻下降，计量活门前燃油1的压强将降低。计量活门前燃油1压强降低使压差活门阀芯10下移，减小了回油窗口12的流通面积以及回油流量，计量活门前燃油1压强上升，则阀芯10重新回到受力平衡的稳定状态。

为了增加压差活门阀芯10的阻尼，使其运动平稳，在压差弹簧9所在油腔的出口油路中设置有节流嘴8。

计量活门由阀芯5、衬套2、复位弹簧6、位移传感器7等组成。阀芯5受上下两腔的控制油驱动，控制油来自受电子控制器控制的电液转换元件，能够沿轴向上下移动，其位置由位移传感器7反馈回电子控制器，可实现精确的位置闭环控制。衬套2上对称开有偶数个控油窗口3，控油窗口3一部分被阀芯5遮蔽，阀芯5的位置决定了控油窗口3的实际流通面积。由于压差活门已经将计量活门前后的压强差保持为恒定值，故计量油流量仅与控油窗口3的实际流通面积有关。阀芯5上移时控油窗口3实际流通面积增加，输出的计量油增加；反之，计量油减少。燃油计量装置停止工作时，复位弹簧6将阀芯5下压至使控油窗口3完全关闭的初始位置。

计量活门的控油窗口3形式有：矩形、三角形或圆形，不同的形状有不同的流量特性。流量特性就是计量油流量与计量活门阀芯5位置的对应关系，也即计量油流量与计量活门阀芯5反馈值的对应关系，起动流量特性就是燃油计量装置整体流量特性的小流量部分。

在数字电子控制***的燃油计量装置中，采用矩形控油窗口，或几段矩形窗口的组合形式，原因如下：设某计量活门采用了两个图2所示的矩形控油窗口，其宽度为L。以阀芯的初始位置为坐标原点，该阀芯有长度为S0的空行程,S0为控油窗口开始打开位置的反馈值，当前打开长度为S-S0。由上述A式可知：

$Q=K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}A=2K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}\mathrm{LS}-2K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}\mathrm{LS}0---C$

由C式可知，若采用矩形控油窗口，流量特性为线性,见图3，对实际应用极为有利，而且数字电子控制***的计量活门阀芯仅受电子控制器控制，可以全程无级调节，故在数字电子控制***的燃油计量装置中，通常采用矩形控油窗口。

矩形控油窗口流量特性线的斜率,也称之为流量增益,反映了计量油流量对计量活门阀芯位移的灵敏度。由于工程应用中，计量活门阀芯位置闭环控制的精度有限，故需要匹配流量特性线斜率与阀芯位置摆动量的关系。如图4所示，设阀芯在S点有±ΔS的摆动量，则对应的计量油流量摆动量±ΔQ为：

$\±\mathrm{\ΔQ}=\±2K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}\mathrm{L\ΔS}---D$

为了满足使用要求，航空发动机或地面燃机对燃油计量装置的计量油流量摆动量均有明确的精度要求。为了达到要求的流量精度，必须对流量特性线的斜率进行限制。在已知阀芯摆动量±ΔS和流量精度要求±ΔQ时，流量特性线斜率的最大值kmax由下式确定：

$k\max =\frac{\mathrm{\ΔQ}}{\mathrm{\ΔS}}---E$

由C式知道，流量特性线的斜率与计量活门前后压强差ΔP和控油窗口宽度L有关。在压强差ΔP已经确定的前提下，由E式即可确定矩形控油窗口的最大宽度。

起动流量特性设计及调整方法原理分析:由于加工误差的存在，不同台份燃油计量装置的流量特性必然有差异，燃油计量装置起动流量特性设计及调整的目的就是通过一定的设计和调整方法，使多台份燃油计量装置具有一致的起动流量特性线，以满足航空发动机或地面燃机对燃油计量装置互换性的要求。

本发明阐述的起动流量特性设计及调整方法针对采用定压差燃油流量计量原理，并且计量活门具有矩形控油窗口的燃油计量装置，由C式知，其起动流量特性是线性的，可由特性线的斜率和截距确定。因此，只要起动流量特性线的斜率和截距便于调节，就可以使多台份燃油计量装置具有一致的起动流量特性。

通过C式，可得表1内容：

表1起动流量特性线调整分析表

由表1可知，现有的调整手段仅能保证起动流量特性的斜率一致，而截距无法调整。因此，应增加可调整手段，使起动流量特性的截距可调整。

如图6所示，本发明设置了一个与计量活门并联的流通面积可调的旁路调整元件，通过对该旁路调整元件流通面积的调整，改变其流量，进而调整燃油计量装置总的起动流量特性。本发明对该旁路调整元件的具体结构无要求，可为层板节流器、节流嘴或其它特殊结构，只要流通面积便于调整即可。

由于旁路调整元件与计量活门并联，其前后压强差与计量活门相同也是恒定值，故流经该元件的燃油流量仅与其自身的流通面积有关，并且总的计量油流量,记为Qsum,为流经计量活门与旁路调整元件的流量之和。设流经旁路调整元件的燃油流量为Q0，则C式变为：

$Q_{\mathrm{sum}}=Q+Q0=2K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}\mathrm{LS}-2K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}\mathrm{LS}0+Q0---C^{,}$

旁路调整元件的燃油流量Q0可由其流通面积调整，故增加该元件后起动流量特性的截距亦可调整。

通过采取定压差燃油流量计量原理、计量活门采用矩形控油窗口、增加旁路调整元件三项设计措施，我们就可以得到线性的起动流量特性，并通过压差弹簧预紧力调整特性线的斜率、通过旁路调整元件流通面积调整特性线的截距，使得多台份燃油计量装置具有一致的起动流量特性。

Claims (3)

1.一种燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法，其特征在于：所述的燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法分以下6步骤：

1）燃油计量装置采用定压差燃油流量计量方法，并且其中的计量活门采用或部分采用矩形控油窗口，使起动流量特性为线性；

2）设置一个与计量活门并联的流通面积可调的旁路调整元件，使起动流量特性的截距可调整；

3）燃油计量装置作为标准件，其压差活门或压差回油活门压强差、计量活门阀芯初始位置反馈值、计量活门控油窗口宽度、旁路调整元件流通面积等参数均在设计公差的中间范围；录取此标准件的起动流量特性和计量活门的初始位置反馈值，作为其它待调整产品的标准值；

4）调整计量活门阀芯位移传感器的安装位置，使被调整产品计量活门阀芯的初始位置反馈值与标准件相同；

5）通过改变压差活门或压差回油活门的压差弹簧预紧力调整起动流量特性的斜率，使被调整产品起动流量特性的斜率与标准件相同；

6）通过改变旁路调整元件的流通面积调整起动流量特性的截距，使被调整产品起动流量特性的截距与标准件相同。

2.按照权利要求1所述的燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法，其特征在于：所述的计量方法为采用燃油计量装置计量燃油流量的方法：

根据流体力学，流经一个节流元件的流量Q与其流通面积A和前后压强差ΔP有关，即：

$Q=K\sqrt{\mathrm{\ΔP}}A---A$

其中，K为常数；

若使用一个具有压强差保持功能的元件将上式中的压强差ΔP保持为恒定值，则此时，流经节流元件的流量只与其流通面积有关；若节流元件的流通面积可调节，我们就可以通过调节其流通面积实现对燃油流量的计量；这就是燃油计量装置计量燃油流量的基本原理，该原理通常称为定压差燃油流量计量原理；

其中，流通面积可调的节流元件通常称为计量活门，计量活门用面积可调的窗口，称为控油窗口，来改变流通面积，其控油窗口的形状对流量特性有重要影响；具有压强差保持功能的元件通常称为压差活门，其种类繁多、形式多样，但都要通过一个弹簧的预紧力来设定希望的压强差；

计量活门和压差活门均有多种不同的结构形式，但本发明阐述的设计及调整方法对二者的基本结构无要求；目前国内外现有的燃油计量装置，基本均采用上述工作原理，本发明阐述的起动流量设计及调整方法即适用于采用上述燃油流量计量原理的燃油计量装置。

3.按照权利要求2所述的燃油计量装置起动流量特性设计及调整方法，其特征在于：所述的燃油计量装置包括计量活门与压差活门，对起动流量特性及其设计与调整方法有直接影响，计量活门和压差活门的具体结构包括中，压差活门由阀芯（10）、衬套（11）、压差弹簧（9）等组成，是集压差测量与回油功能为一体的压差回油活门；阀芯（10）下端作用着计量活门前燃油（1）压力，上端作用着计量活门后燃油（4）压力和压差弹簧（9）的预紧力，衬套（11）上对称开有偶数个将计量活门前燃油（1）返回低压回油腔的回油窗口（12）；计量活门前后的压强差由压差弹簧（9）的预紧力及阀芯（10）面积决定；当压差活门处于稳定状态，由阀芯（10）的力平衡方程可得到如下关系：

$\mathrm{\ΔP}=\frac{4F_0}{\mathrm{\π}{d}^2}---B$

其中，F0：压差弹簧（9）预紧力，d：阀芯（10）直径；

当压差弹簧（9）刚度不大，且阀芯（10）位移变化较小时，可近似认为压差弹簧（9）预紧力不变，故计量活门前后压强差为恒定值；通过（B）式亦可知道，调整压差弹簧（9）的预紧力即可改变计量活门前后的压强差；燃油计量装置稳定工作时，作用在阀芯（10）上的力是平衡的；若某种干扰因素破坏了阀芯（10）的力平衡，阀芯（10）将通过调整回油流量，自动使其重新平衡；以增加计量油流量为例，若令计量活门的阀芯（5）上移扩大其控油窗口（3）流通面积，使燃油计量装置的计量油流量增加，则由于计量活门的流阻下降，计量活门前燃油（1）的压强将降低；计量活门前燃油（1）压强降低使压差活门阀芯（10）下移，减小了回油窗口（12）的流通面积以及回油流量，计量活门前燃油（1）压强上升，则阀芯（10）重新回到受力平衡的稳定状态；

为了增加压差活门阀芯（10）的阻尼，使其运动平稳，在压差弹簧（9）所在油腔的出口油路中设置有节流嘴（8）；

计量活门由阀芯（5）、衬套（2）、复位弹簧（6）、位移传感器（7）等组成；阀芯（5）受上下两腔的控制油驱动，控制油来自受电子控制器控制的电液转换元件，能够沿轴向上下移动，其位置由位移传感器（7）反馈回电子控制器，可实现精确的位置闭环控制；衬套（2）上对称开有偶数个控油窗口（3），控油窗口（3）一部分被阀芯（5）遮蔽，阀芯（5）的位置决定了控油窗口（3）的实际流通面积；由于压差活门已经将计量活门前后的压强差保持为恒定值，故计量油流量仅与控油窗口（3）的实际流通面积有关；阀芯（5）上移时控油窗口（3）实际流通面积增加，输出的计量油增加；反之，计量油减少；燃油计量装置停止工作时，复位弹簧（6）将阀芯（5）下压至使控油窗口（3）完全关闭的初始位置；

计量活门的控油窗口（3）形式有：矩形、三角形或圆形，不同的形状有不同的流量特性；流量特性就是计量油流量与计量活门阀芯（5）位置的对应关系，也即计量油流量与计量活门阀芯（5）反馈值的对应关系，起动流量特性就是燃油计量装置整体流量特性的小流量部分。

Images