JPH02267329A

JPH02267329A - ガスタービンエンジン用燃料制御システム

Info

Publication number: JPH02267329A
Application number: JP2061303A
Authority: JP
Inventors: Trevor S Smith; トレヴァー・スタンリー・スミス
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1989-03-16
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1990-11-01
Also published as: EP0388046A3; US5086617A; EP0388046A2; GB8906060D0

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】ガスタービンエンジンの燃料システムにおいて、許容制
限値以外で１つまたは複数のエンジン運転状態の実施に
応答して燃料流量を制限することが必要である。そのよ
うな流量制限は燃料システムの主計量弁の入口から燃料
を逃がすことによって実施することができる。逃し弁が
この目的用として提供されている場合、通常は上記の不
許容制限値に応答してのみ使用され、なおそのような運
転を行うことは穫めて（希である。本発明において、流
量制限逃し弁は通常の使用時に附加して用いられて、主
計量弁入口における燃料が、エンジンがしゃ断されたと
き低い圧力状態にありかつエンジンが始動されたときに
圧力の上昇が制限されることを保証する。

本発明の第１態様によれば、ガスタービンエンジン用の
燃料制御システムが提供され、該システムは、エンジン
への燃料流量を調整する計量弁と、前記計量弁と直列に
配置されかつ第１サーボ圧力に応答するしゃ断弁と、前
記計量弁の上流側の場所から燃料を低い圧力に逃がしか
つ前記上流側の場所における圧力および第２サーボ圧力
に応答する逃がし弁と、前記第１および第２サーボ圧力
を制御するように動作する第１の電気的に付勢可能な弁
とを含む。

ガスタービンエンジン燃料システム用の主計量弁は一般
に、燃料流量を増加および減少する方向への計量要素の
運動を制限する止め部材を具備している。飛行中の航空
機用ガスタービンエンジンの最小許容燃料流量は、エン
ジン始動時よりも高い。本発明の別のＢ様の目的は、２
つの異なる最小燃料流量レベルを選択できる計量弁を提
供することである。

本発明のさらに他の態様によれば、ガスタービンエンジ
ン用の主計量弁を提供することであって、該計量弁は、
ハウジングと、燃料入口と、燃料出口と、ハウジング内
で軸方向に可動な制御要素と、ここにおいて前記制御！
素は該要素の最小流量位置を定める止め部材と係合可能
な部分をもちさらに前記止め部材はサーボ圧力信号のレ
ベルの変動に応答してハウジング内の当接部分間で該ハ
ウジング内で軸方向に可動な部材によって担持されてお
り、および前記圧力信号レベルを変動させるパイロット
弁とを含む。

附図を参照して、本発明の一実施例について、以下に本
発明を説明する。

第１図に示されているように、燃料は逃がし弁装置１２
、主計量弁装置１３および昇圧・しゃ断複合弁装置１４
を介して、ポンプ１１からエンジン１０に供給される。

弁装置１３．１４はそれぞれ、電気制御回路１５から電
力を供給されるトルクモータを含む。

回路１５は、スロットル制御装置１６、エンジン１０の
検出された運転状態、および装置１２．１３内の弁位置
変換器からの信号に応答する。

第２図に示されるように、ポンプ１１の出口がらの通路
２０は２つの逃がし弁２２．２３のいずれかを通−って
低圧戻りライン２１と連通される。弁２２は偏倚ばね２
４およびライン２５から供給された室１９内のサーボ圧
力によって通路２０内の圧力に抗して押し閉められる制
御要素４４をもつ。

要素４４はばね偏倚式圧力リリーフ弁４５を有し、弁４
５は要素４４内の通路４６によって室１９を戻りライン
２１に接続するために所定圧力で上昇する。

ライン２５内の圧力は弁１００（第４図）の動作に応答
する。弁１００はこのシステムが動作中にライン２５内
の圧力を高いレベルに維持するために時計回転方向にば
ね偏倚され、かつトルクモータ１０１　の付勢によって
反時計回転方向に作用するようになっている。モータ１
０１　は、たとえばエンジン速度のようなエンジン１０
の１つまたは複数の運転状態における許容値を越えての
実施に応答して回路１５によって作用される。これらの
環境において、弁１００の反時計回転方向の運動はライ
ン２５内の圧力を低下して逃がし弁２２を開かせる。弁
１００は、高圧ライン３４と戻りライン２１間でリスト
リクタ１０３と直列に接続されたノズル１０２を通る流
量を制御する。ライン２５内の圧力はピストン１０４　
に加えられて弁１００　と係合させ、弁１００へのばね
偏倚作用を助長する。弁１００が除勢された状態で、ラ
イン２５内の圧力はそれにより通路２０およびライン３
４内の圧力となる。よって圧力リリーフ弁４５はポンプ
１１の出口における過剰圧力を逃がす。

弁２２の動作位置は変換器１８によって回路１５（第１
図）に信号付与される。弁２３は通路２０とライン２１
間の流量を制御するため中心孔２７内を滑動可能な制御
要素２６をもつ。制御要素２６は、ハウジング２９と制
御要素２６の一端との間に形成された室２８内のサーボ
圧力に応答する。ピストン３０は制御要素２６内を滑動
可能でありかつステム３１を含み、該ステムは制御要素
２６の末端を貫通しかつ該末端とで室２８内のサーボ圧
力を調整する弁３２を構成する。

弁３２は高圧ライン３４と通路３５との間の流量リスト
リクタ３３と直列に接続され、通路３５は計量弁装置１
３の下流側と連通している。よって、ピストン３０は計
量弁装置１３の上流側と下流側間の圧力差に応答しかつ
燃料温度に応答する積層バイメタル仮３９゛上で支持さ
れているばね３７によってこの圧力差に応答する運動に
抗して偏倚されている。従って、制御要素２６に関する
ピストン３０の所与の位置に対し、ばね３７によって作
用された偏倚作用は燃料温度に従って調節される。通路
２０内に圧力が存在しない場合に弁２３を閉じるために
別のばね４０が作用する。

計量弁装置１３にかかる圧力差が増大すると、ピストン
３０を下方へ動かし、弁３２を開いて室２８内のサーボ
圧力を減少させる。次いで制御要素２６は下方へ移動し
、上記圧力差がその原始値に戻るまで逃がし流量を増加
する。

第３図に示された装置は、通路２０と連通ずる入口と、
通路５０、流量計５１、油冷却器５２および別の通路５
３（第１図）を介して弁装置１４と連通ずる出口をもつ
計量弁４９を含む。弁４９は室５５と５６内の圧力差に
応答する制御要素５４をもち、これらの圧力は、ライン
３４および２１それぞれ内の高圧および戻り圧力から弁
５７によって生ぜしめられる。弁５７は時計回転方向に
、中央位置から僅かに偏倚されておりかつトルクモータ
４２によってその偏倚された位置からいずれかの方向へ
離れるように動作される。弁５７の反時計回転方向への
運動は室５５内の圧力の増加、および室５６内の圧力の
減少によって実施されることが分かる。トルクモータ４
２への電流が喪失した場合、弁５７への時計回転方向偏
倚作用は計量弁制御要素５４に加わる僅かな圧力差を発
生し、該制御要素を止め部材６０によって定められる最
小流量位置にゆるやかに動かす。

要素５４の位置は、回路１５（第１図）に対応する信号
を供給する変換器５８によって検出される。要素５４は
フランジ付きステム５９を含み、該ステムは止め部材６
０．６１と係合されて要素５４の最小および最大燃料流
量位置それぞれを提供する。止め部材６０、６１は、弁
４９のハウジング内の当接部材６３．６４間を軸方向に
滑動可能な部材６２上に調節可能にねじ式に取付けられ
て、最小燃料流量の上方および下方レベルそれぞれを提
供する。部材６２は、室５６内の圧力によってその高い
方の最小！！位置に、および室６５内の圧力によってそ
の低い方の最小流量位置に押動され、この後者の圧力は
以下に述べる方法で生ぜしめられ、かつライン６６を介
して弁装置１４から加えられる。

第４図に示されるように、弁装置１４は、燃料を通路５
３から受入れ、この燃料を２つの個別の送出通路７１．
７２を通してエンジン１０に送出する。弁７０は、ばね
７４によってしゃ断装置に向けて偏倚されかフ通路５３
内の圧力によりて該偏倚力に抗して軸方向に可動な制御
要素７３をもつ、制御要素７３はさらに、室７５内のサ
ーボ圧力によってそのしゃ断装置に向けて押動され、こ
の圧力は高圧ライン３４内の圧力と低圧戻りライン２１
内の圧力との中間値であり、かつトルクモータ７８によ
って作用される弁７７によってライン７６に加えられて
いる。モータ７８は個別に付勢可能な２つのコイルをも
ち、これらのコイルは中央位置からそれぞれ反対方向へ
弁７７を押動する。モータ７８の両方のコイルが除勢さ
れた状態で、室７５内の圧力は低圧ライン２１内の圧力
もしくはそれに近い圧力をもつ。この状態において、弁
要素７３はばね７４のみによって作用を受け、かつ弁７
０を通る流量が相対的に低いときは、要素７３はそのし
ゃ断装置に向って動き、流量を絞って通路５３内の圧力
を上昇し、それによって燃料供給システム内に必要な作
用サーボ圧力を提供する。

弁７０を遣る低流量において、その出口ポート８３８４
間の圧力差はエンジン１０内のバーナ間にかかる圧力差
よりも実質的に高くなるであろう。バーナ圧力差間ある
いはこれらのバーナにおける重カヘノド間の不一致が与
える影響は比較的小さく、かつ通路７１．７２を通る燃
料流量は実質的に等しくなるであろう。ライン７６内の
圧力はまた、プランジャ８０にも加えられて、ライン２
１．２５間で弁８１を開き、この弁８１はばね偏倚式に
閉しられている。

人口通路５３は出口８６および流量リストリクタ８７を
介してエンジン１０の点火器ジェットへのライン８８と
も連通している。弁７０のしゃ断状態において、出口８
６も閉じられる。また、入口通路５３は、ばね偏倚され
てしゃ断状態にあるが始動時においては通路６６内の圧
力によってそのばね作用に抗して持上げられる弁８９に
よってライン８８と連通ずる。故に弁８９は正常運転中
およびエンジンがしゃ断されたときは閉じる。

エンジン１０のしゃ断状態において、弁７０（第４図）
ばばね７４によって閉じ状態に保たれ、かつライン２５
および６６は溝９０によって連通されるから、室１９（
第２図）内の圧力はライン６６内の圧力と同じ低い値を
もつ、弁１００のばね偏倚作用は弁１００を時計回転方
向に維持し、それによって低圧戻りライン２１からライ
ン２５をｉｍする。

エンジンが始動動作に入ってしかも点火する前に、通路
２０およびライン３４内の圧力は弁２２を部分的に開く
のに十分な大きさに上昇し、ポンプ１１からの出力をラ
イン２１に戻し、それによってライン２０内の圧力が弁
７０を開くのに十分な大きさになるのを防止する。エン
ジンの着火が要求されるときは弁７７（第４図）は反時
計回転方向に付勢され、従ってライン６６内の圧力はラ
イン３４内の圧力まで増加する。弁７０がしゃ断状態を
維持している間、ライン６６内の増大した圧力は溝９０
を通ってライン２５に適用されて、弁１００を介して作
用されたこの圧力が弁２２を閉じるのを助長する。ライ
ン６６内の増大圧力はまた、部材６２（第３図）を最小
燃料流量の低い方のレベルに対応する位置に向って押動
し、弁８９（第４図）を開き、燃料が通路５３からライ
ン８８を介してエンジン点火器ジェットに流通するのを
許す。

点火器ジェットによって要求されるよりも多量の計量弁
４９を通る流量は、弁７０がそのばねの作用力に抗して
開くまで通路５３内の圧力を増加する。

次いで燃料は通路７Ｌ　７２を通ってエンジンの主バー
ナに流入する。エンジンが所定速度に達すると、トルク
モータ７８は除勢されて、ライン６６内の圧力はライン
２１内の戻り圧力に向って低下する。弁８つは閉じるが
、エンジン点火器ジェットへの冷却流はボート８６およ
びリストリクタ８７を通って継ｋＸする。このエンジン
速度および燃料流量において、弁７０は十分に開かれて
、ライン２５．６６が？ａ９０によって連通されるのを
防止するであろう。ライン２５内の高圧は弁１００によ
って維持されるから、システム圧力の増加は弁２２を閉
じ状態に維持する。弁７７が除勢されると、室６５（第
３図）内の圧力は減少し、部材６２はその高い方の最小
燃料流量設定位置に移動する。

エンジン１０のしゃ断要求に応じて、弁７７は時計回転
方向に付勢される。ライン７６内の増大圧力が弁７０を
閉じかつ弁８１を開く、ライン２５内における上記に伴
う圧力の低下は逃がし弁２２が開くのを許す。通路２０
内およびライン３４内の圧力はライン２１内の圧力に向
って低下する。逃がし弁２３および弁７０はそれらの偏
倚ばねによって閉じ状態に維持される。弁７０の閉じ位
置において、ライン２５は要素７３内のａ９０を介して
ライン６６と連通し、このライン６６はさらに弁７７の
１つのポートと連通している。

弁７７が時計回転方向に付勢、またはその中央位置に除
勢された状態において通路６６内の圧力は低く、それに
よってライン２５内および弁２２（第２図）の室１９内
の圧力は低い状態に維持され、部材６２（第３図）は最
小燃料流量の高い方のレベルに対応する位置に維持され
る。

もしエンジンが飛行中にしゃ断されると、エンジンはそ
れを通る空気流によって回転される。エンジン１０の軸
によって駆動されるポンプ１１は、従って燃料を送出し
続ける。しかし弁７７（第４図）は時計回転方向に付勢
されているから、弁７０はしゃ断され、かつライン２５
は要素７４内の溝９０を介し、および弁７７を介して戻
りライン２１に接続される。

ライン２５内の低圧力は逃がし弁を開かせてシステム圧
力を制限して弁７０が開くのを防ぐ。弁２２が開かれか
つ弁７０が閉じられた状態では弁７７は除勢されるであ
ろう。

弁７０のしゃ断装置において、要素７３のステム９２は
、通路７１．７２を放出口９６に接続するように偏倚ば
ね９５の作用力に抗して２つの複合弁９３．９４を移動
し、エンジンが止ったときエンジン圧縮機からの空気に
よる主バーナの逆向きの浄化を許す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、燃料制御システムのブロック線図、第２図は
、第１図の部分を形成する逃がし弁装置の線図、第３図は、第１図の部分を形成する主計量弁装置、およ
び第４図は、第１図の部分を形成する昇圧・しゃ断複合弁
装置を示す。図中の符号：１０・・・エンジン、１１・・・ポンプ、　　　　　１２・・・逃がし弁装置
、１３・・・主計量弁装置、１４・・・昇圧・しゃ断複合弁装置、１５・・・電気制御回路、１６・・・スロットル制御装置、２０・・・通路、　　　　　　２１・・・低圧戻りライ
ン、２２、２３・・・逃がし弁、　　２４・・・偏倚ば
ね、２５・・・ライン、　　　　　２６・・・制御要素
、２７・・・中心孔、　　　　　２８・・・室、２９・
・・ハウジング、　　　３０・・・ピストン、３１・・
・ステム、　　　　　３２・・・弁、３３・・・リスト
リクタ、　　３４・・・高圧ライン、３５・・・通路、
　　　　　　３７・・・ばね、３９・・・バイメタル層
、　　４０・・・ばね、４２・・・トルク、４５・・・圧力リリーフ弁、４９・・・弁、５１・・・流量計、５３・・・通路、５５、５６・・・室、５８・・・変換器、６０・・・止め部材、６２・・・部材、６４・・・当接部、６６・・・ライン、７１・・・送出通路、７３・・・制御要素、７５・・・室、７７・・・弁、８０・・・プランジャ・８３、８４・・・出口ボート、８７・・・流量リストリクタ、８９・・・弁、９２・・・ステム、４４・・・制御要素、４６・・・通路、５０・・・通路、５２・・・油冷却器、５４・・・制御要素、５７・・・弁、５９・・・ステム、６１・・・止め部材、６３・・・当接部、６５・・・室、７０・・・昇圧弁、７２・・・送出通路、７４・・・ばね、７６・・・ライン、７８・・・モータ、８１・・・弁、８６・・・出口、８８・・・ライン、９０・・・溝、９３、９４・・・弁、９５・・・偏倚ばね、１００・・・弁、１０２・・・ノズル、示す。９６・・・ダンプ出口、１０１　・・・トルクモータ、１０３　・・・リストリクタをＦＩＧ　２゜日Ｇ、１ＦＩＧ、３

Claims

【特許請求の範囲】１、ガスタービンエンジン（１０）への燃料流量を調整
する計量弁（４９）と、前記計量弁（４９）と直列接続
されかつ第１サーボ圧力に応答するしゃ断弁（７０）と
、前記計量弁（４９）の上流側の場所（２０）から低圧
力側に燃料を逃がすものでかつ前記上流側場所（２０）
における圧力および第２サーボ圧力に応答する逃がし弁
（２２）と、前記第１および第２サーボ圧力を制御する
ように動作する第１の電気的に付勢可能な弁（７７）を
含むガスタービンエンジン（１０）用燃料制御システム
。２、前記第１の電気的に付勢可能な弁（７７）が、前記
第１サーボ圧力に応答する別の弁（８１）によって前記
第２サーボ圧力を制御する請求項１記載のシステム。３、前記第２サーボ圧力を制御するように作用する第２
の電気的に付勢可能な弁（１００）を含む請求項１また
は２記載のシステム。４、前記エンジン（１０）内の点火器ジェットに、前記
計量弁（４９）の下流側を接続する別の弁（８９）を含
み、前記弁の弁（８９）が前記第１の電気的に付勢可能
な弁（７７）によって制御された第３サーボ圧力信号に
応答する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステ
ム。５、前記しゃ断弁（７０）が、該弁のしゃ断装置にある
とき前記第２サーボ圧力を低圧力部位に接続するように
動作する装置（９０）を含む請求項１乃至４のいずれか
一項に記載のシステム。６、前記計量弁（４９）が、最小燃料位置を定める止め
部材（６０）と係合可能な一部分（５９）をもつ制御要
素（５４）を含み、前記止め部材（６０）が前記第３サ
ーボ圧力信号の変動に応答して当接部（６３、６４）間
で軸方向に可動な部材（６２）によって受承されている
請求項５記載のシステム。７、前記逃がし弁（２２）が、予め定めたレベルより高
い前記第２サーボ圧力の実施に応答して前記第２サーボ
圧力を低圧力ライン（２１）に接続するリリーフ弁（４
５）を含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシス
テム。８、ハウジング、入口（２０）、出口（５０）、前記ハ
ウジング内を軸方向に可動でかつその最小流量位置を定
める止め部材（６０）と係合可能な一部分（５９）をも
つ制御要素（５４）、前記止め部材（６０）はサーボ圧
力信号のレベルの変動に応答してハウジング内の当接部
（６３、６４）間で該ハウジング内を軸方向に可動な部
材（６２）によって受承されており、および前記サーボ
圧力信号を変化させるためのパイロット弁（７７）を含
む、ガスタービンエンジン（１０）用の主計量弁（４９
）。９、前記パイロット弁（７７）が、前記エンジンを始動
するための要求に応答して電気的に作用されて、前記止
め部材（６０）を計量弁を通る最小燃料流量の低い方の
レベルに対応する位置に押動するように、前記サーボ圧
力を変更する請求項８記載の弁。１０、前記軸方向に可動な部材（６２）が、前記制御要
素部分と係合可能で前記制御要素（５４）の最大流量位
置を定める別の止め部材（６１）を受承する請求項８ま
たは９記載の弁。