(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダが低圧源に連通する低圧ポートと、高圧源に連通する高圧ポートと、サーボ圧を出力するサーボ圧出力ポートとを有すると共にピストンによって形成される高圧側シリンダ室と、低圧側シリンダ室とを有し、
前記ピストンには第１弁溝と第２弁溝が形成され、前記第１弁溝は前記低圧ポートに連通し、前記第２弁溝は前記高圧ポートに連通すると共に前記第１弁溝及び前記第２弁溝は前記ピストンに位置対応して前記サーボ圧出力ポートに択一的に連通し、
前記高圧側シリンダ室には高圧な圧力が作用し、前記低圧側シリンダ室には、前記高圧側シリンダ室に作用する圧力より低く、前記サーボ圧を調整する為の可変圧力が作用し、
該可変圧力を低圧側に変化させた場合に前記可変圧力と前記高圧な圧力との間に生じる差圧変化に対応して前記ピストンが変位し、前記低圧ポートと前記サーボ圧出力ポートとが連通してサーボ圧が減少し、前記可変圧力を高圧側に変化させた場合に前記可変圧力と低圧力との間の差圧変化に対応して前記ピストンが前記変位と反対に変位し、前記高圧ポートと前記サーボ圧出力ポートとが連通してサーボ圧が増大し、前記可変圧力に対応したサーボ圧を出力する様構成された差圧感知バルブであって、
前記ピストンは前記シリンダに摺動自在に内嵌された主ピストンと該主ピストンに内嵌され、前記高圧側シリンダ室に臨み摺動自在な副ピストンを有し、該副ピストンは前記高圧側シリンダ室の圧力と前記低圧側シリンダ室の圧力との圧力差の変化に対応して前記主ピストンに対して相対変位する様構成され、
前記高圧な圧力が急激に増大した場合に、前記副ピストンが前記主ピストンに対して相対変位し、前記高圧側シリンダ室と前記低圧ポートとを連通し、前記高圧側シリンダ室の急激な圧力増大を抑制することを特徴とする差圧感知バルブ。
【請求項２】
定容積型燃料ポンプからの吐出燃料の供給流量を計量する計量バルブと、前記定容積型燃料ポンプからの吐出燃料を定容積型燃料ポンプの入側にバイパスするバイパスラインと、該バイパスラインに設けられたバイパスバルブと、請求項１記載の差圧感知バルブとを有し、前記高圧側シリンダ室、前記高圧ポートには前記定容積型燃料ポンプの吐出圧が作用し、前記低圧側シリンダ室には前記計量バルブから出力される計量圧が作用し、
前記バイパスバルブには前記定容積型燃料ポンプの吐出圧及び請求項１記載の差圧感知バルブからのサーボ圧が作用し、前記バイパスバルブは前記吐出圧と前記サーボ圧の差圧に対応して開度が決定され、前記サーボ圧に対応して前記吐出燃料のバイパス流量が調整される様構成されたことを特徴とする燃料流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はジェットエンジン或はガスタービンへの燃料供給量を制御する差圧感知バルブ及び燃料流量制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ジェットエンジンの燃料流量制御装置は、定容積型燃料ポンプ、差圧制御バルブ、計量バルブ等で構成されており、電子制御部からの計量バルブ開度指令通りに前記計量バルブの開度を制御し、燃料を計量している。
【０００３】
前記定容積型燃料ポンプはエンジンの高圧系に直結・駆動され、エンジン回転数に比例した燃料流量を吐出する。前記計量バルブは電子制御部のフィードバック制御により、任意の開口面積に定められ、前記差圧制御バルブは、前記計量バルブの入口圧力と出口圧力間の計量バルブ差圧を常時一定に保つことで、前記計量バルブを通過する計量燃料が計量バルブ開度に常時比例する様になっている。
【０００４】
ジェットエンジン用の従来の燃料流量制御装置として、例えば図３に示されるものがある。
【０００５】
燃料流量制御装置１は、定容積型燃料ポンプ２、差圧制御部３、燃料加圧弁４、計量バルブ５、該計量バルブ５の流量を調整するフラップバルブ６等で構成されている。
【０００６】
前記定容積型燃料ポンプ２はエンジン回転数に比例した燃料流量を吐出し、吐出される燃料は入側圧力Ｐ1 から吐出圧Ｐ2 迄昇圧する。従って、前記定容積型燃料ポンプ２を含む油圧回路に於いて、該定容積型燃料ポンプ２の入口側が低圧源、吐出側が高圧源となる。図示しない電子制御部からの開度指令により、前記フラップバルブ６が駆動され、該フラップバルブ６によって前記計量バルブ５の開度が調整され、前記定容積型燃料ポンプ２から吐出される燃料を計量している。
【０００７】
前記差圧制御部３は、差圧感知バルブ７、バイパスバルブ８、比例バルブ９を有している。前記差圧感知バルブ７は定容積型燃料ポンプ２からの吐出圧Ｐ2 と前記計量バルブ５で計量された後の計量圧Ｐ3 との差圧を検出し、サーボ圧Ｐ4 を前記バイパスバルブ８に伝達する。又、該バイパスバルブ８には前記吐出圧Ｐ2 が作用しており、前記バイパスバルブ８のピストンは前記吐出圧Ｐ2 と前記サーボ圧Ｐ4 の差圧に応じて変位する。
【０００８】
又、前記バイパスバルブ８には前記比例バルブ９がタンデムに連設されており、該比例バルブ９には前記計量圧Ｐ3 が作用すると共に前記サーボ圧Ｐ4 が作用し、前記計量圧Ｐ3 と前記サーボ圧Ｐ4 の差圧に応じて前記比例バルブ９のピストンが変位し、該ピストンの変位に追従して前記バイパスバルブ８のピストンが変位する。
【０００９】
従って、前記バイパスバルブ８は、前記吐出圧Ｐ2 と前記計量圧Ｐ3 の差圧及び前記吐出圧Ｐ2 と前記サーボ圧Ｐ4 の差圧に応じて、開度が決定され、該バイパスバルブ８の開度に応じた流量で前記定容積型燃料ポンプ２から吐出流量の一部が前記バイパスバルブ８を介して吐出圧Ｐ2 の入側にバイパスして戻される。
【００１０】
前記バイパスバルブ８のバイパス燃料流量制御によって、前記計量バルブ５からの燃料供給流量が所定の量に制御され、流量制御された燃料は前記燃料加圧弁４及びオリフィス１４を経てジェットエンジン（図示せず）に供給される。
【００１１】
前記バイパスバルブ８に前記比例バルブ９が連設されていることから、供給流量の脈動等の変動が迅速に前記バイパスバルブ８の開度に反映され、前記燃料流量制御装置１の応答性が改善される。
【００１２】
上記燃料流量制御装置１では、前記比例バルブ９が独立した弁として設けられていることから弁の数が増える。又比例バルブ９に対する流路を形成しなければならないので、製作コストが増大し、更に燃料流量制御装置１が大型化するという問題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平７−５４６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は斯かる実情に鑑み、差圧感知バルブ及び差圧感知バルブを有する燃料流量制御装置に於いて、差圧感知バルブの構造を簡略化して、弁の数を少なくすると共に流路を簡素化して差圧感知バルブ及び燃料流量制御装置の構造の簡素化、小型化を図り、更にコストの低減を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、シリンダが低圧源に連通する低圧ポートと、高圧源に連通する高圧ポートと、サーボ圧を出力するサーボ圧出力ポートとを有すると共にピストンによって形成される高圧側シリンダ室と、低圧側シリンダ室とを有し、前記高圧側シリンダ室に作用する圧力と前記低圧側シリンダ室に作用する圧力との間の圧力差に対応して前記ピストンが変位し、該ピストンの位置により前記低圧ポート又は前記高圧ポートと前記サーボ圧出力ポートとの連通状態が変化し、前記サーボ圧出力ポートから前記圧力差に対応したサーボ圧を出力する差圧感知バルブであって、前記ピストンは前記高圧側シリンダ室に臨み摺動自在な副ピストンを有し、該副ピストンは高圧側シリンダ室の圧力と低圧側シリンダ室の圧力との圧力差に対応して変位し、前記高圧側シリンダ室と前記低圧ポートとを連通可能とした差圧感知バルブに係るものである。
【００１６】
又本発明は、定容積型燃料ポンプからの吐出燃料の供給流量を計量する計量バルブと、前記定容積型燃料ポンプからの吐出燃料を定容積型燃料ポンプの入側にバイパスするバイパスラインと、該バイパスラインから分岐し更に該バイパスラインに合流する吐出分岐ラインと、前記バイパスラインに設けられたバイパスバルブと、前記吐出分岐ラインに設けられた前記差圧感知バルブとを具備し、該差圧感知バルブから出力されるサーボ圧により前記バイパスバルブの開度が調整され、前記吐出燃料のバイパス量が調整される燃料流量制御装置であって、前記差圧感知バルブの高圧側シリンダ室に定容積型燃料ポンプ出側の吐出圧が作用し、低圧側シリンダ室に定容積型燃料ポンプの入側圧力が作用し、吐出圧と入側圧力との圧力差に対応して前記ピストンが変位する燃料流量制御装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、シリンダが低圧源に連通する低圧ポートと、高圧源に連通する高圧ポートと、サーボ圧を出力するサーボ圧出力ポートとを有すると共にピストンによって形成される高圧側シリンダ室と、低圧側シリンダ室とを有し、前記高圧側シリンダ室に作用する圧力と前記低圧側シリンダ室に作用する圧力との間の圧力差に対応して前記ピストンが変位し、該ピストンの位置により前記低圧ポート又は前記高圧ポートと前記サーボ圧出力ポートとの連通状態が変化し、前記サーボ圧出力ポートから前記圧力差に対応したサーボ圧を出力する差圧感知バルブであって、前記ピストンは前記高圧側シリンダ室に臨み摺動自在な副ピストンを有し、該副ピストンは高圧側シリンダ室の圧力と低圧側シリンダ室の圧力との圧力差に対応して変位し、前記高圧側シリンダ室と前記低圧ポートとを連通可能としたので、前記差圧感知バルブが比例バルブ機能を有し、別途比例バルブを設ける必要がなくなり、バルブ数が少なくなると共に回路構成が簡略化でき、構造の簡素化、小型化を図り、更にコストの低減を図れる。
【００１８】
又本発明によれば、定容積型燃料ポンプからの吐出燃料の供給流量を計量する計量バルブと、前記定容積型燃料ポンプからの吐出燃料を定容積型燃料ポンプの入側にバイパスするバイパスラインと、該バイパスラインから分岐し更に該バイパスラインに合流する吐出分岐ラインと、前記バイパスラインに設けられたバイパスバルブと、前記吐出分岐ラインに設けられた前記差圧感知バルブとを具備し、該差圧感知バルブから出力されるサーボ圧により前記バイパスバルブの開度が調整され、前記吐出燃料のバイパス量が調整される燃料流量制御装置であって、前記差圧感知バルブの高圧側シリンダ室に定容積型燃料ポンプ出側の吐出圧が作用し、低圧側シリンダ室に定容積型燃料ポンプの入側圧力が作用し、吐出圧と入側圧力との圧力差に対応して前記ピストンが変位するので、前記差圧感知バルブが比例バルブ機能を有し、別途比例バルブを設ける必要がなくなり、バルブ数が少なくなると共に回路構成が簡略化でき、構造の簡素化、小型化を図り、更にコストの低減を図れるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る燃料流量制御装置の概略構成図である。
【図２Ａ】該燃料流量制御装置の差圧感知バルブの部分拡大図であり、中立状態を示している。
【図２Ｂ】該燃料流量制御装置の差圧感知バルブの部分拡大図であり、バルブ内で差圧が生じた場合を示している。
【図２Ｃ】該燃料流量制御装置の差圧感知バルブの部分拡大図であり、バルブ内で図２Ｂとは反対の差圧が生じた場合を示している。
【図３】従来の燃料流量制御装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２１】
図１、図２を参照して本発明の第１の実施例を説明する。尚、図１、図２中、図３と同等のものには同符号を付してある。
【００２２】
定容積型燃料ポンプ２の吐出ライン１５には、下流に向って計量バルブ５が設けられ、該計量バルブ５から下流に延びる計量油送出ライン１６には、燃料加圧弁４が設けられ、該燃料加圧弁４からの燃料供給ライン１７にはオリフィス１４が設けられ、前記燃料加圧弁４、前記オリフィス１４を経てジェットエンジン（図示せず）に燃料が供給される様になっている。
【００２３】
前記定容積型燃料ポンプ２の吐出側（高圧源）に連通し、更に該定容積型燃料ポンプ２の入側（低圧源）に連通するバイパスライン１８が設けられ、該バイパスライン１８に差圧制御部３が設けられる。又、前記燃料加圧弁４には前記バイパスライン１８に連通したバイパス連絡ライン３１が接続され、前記燃料加圧弁４に背圧として入側圧力Ｐ1 が作用する様になっている。
【００２４】
該差圧制御部３は、比例バルブ機能を有する差圧感知バルブ１９とバイパスバルブ８とによって構成されている。
【００２５】
前記差圧感知バルブ１９には計量圧Ｐ3 と吐出圧Ｐ2 及び入側圧力Ｐ1 とが作用する様に、前記計量バルブ５と前記差圧感知バルブ１９とが計量圧ライン２１によって接続され、又前記計量バルブ５を介して吐出ライン１５と差圧感知バルブ１９とが吐出分岐ライン２０によって接続され、更に前記差圧感知バルブ１９と前記バイパスライン１８とはバイパス連絡ライン３１によって接続されている。
【００２６】
前記差圧感知バルブ１９と前記バイパスバルブ８とはサーボ圧ライン２２によって接続され、前記差圧感知バルブ１９から出力されるサーボ圧Ｐ4 が前記バイパスバルブ８に作用する様になっている。
【００２７】
前記バイパスバルブ８は前記バイパスライン１８の途中に設けられ、該バイパスライン１８から前記バイパスバルブ８を経て計量された残りの燃料が定容積型燃料ポンプ２の入側に戻され、バイパスされる燃料は、前記バイパスバルブ８を経ることで吐出圧Ｐ2 から入側圧力Ｐ1 に減圧される。
【００２８】
次に、前記差圧感知バルブ１９について、図２を参照して更に説明する。
【００２９】
シリンダ２４の内部にピストン２５が摺動自在に内嵌され、該ピストン２５には第１弁溝２６、第２弁溝２７が刻設され、前記シリンダ２４には低圧ポートである第１ポート２８、高圧ポートである第２ポート２９、サーボ圧出力ポートである第３ポート３０が穿設され、前記第１ポート２８は前記第１弁溝２６に連通し、前記第２ポート２９は前記第２弁溝２７に連通し、前記第３ポート３０は前記ピストン２５が中立位置（図２Ａ参照）の時には前記第１弁溝２６と第２弁溝２７との間で封止され、前記ピストン２５が変位した場合に、前記第１弁溝２６、前記第２弁溝２７のいずれか一方が前記第３ポート３０に連通する様になっている。
【００３０】
前記ピストン２５は、更に主ピストン３２と副ピストン３３からなり、前記主ピストン３２は前記計量油送出ライン１６側に開口する凹部３４と前記吐出分岐ライン２０側に開口する凹部３５を有し、該凹部３５と前記凹部３４とは通孔３６を介して連通している。
【００３１】
前記凹部３５には前記副ピストン３３が内設されており、該副ピストン３３は大径部と小径部を有し、前記副ピストン３３の大径部が前記凹部３５に摺動自在に内嵌されている。前記副ピストン３３は前記吐出分岐ライン２０側が閉塞された中空形状となっており、前記第１弁溝２６には所要間隔で弁溝孔３７が穿設されている。
【００３２】
而して、前記シリンダ２４の内部には、第１シリンダ室３８、第２シリンダ室３９、第３シリンダ室４０が形成される。
【００３３】
前記第１シリンダ室３８には前記吐出分岐ライン２０が連通し、前記ピストン２５に前記吐出分岐ライン２０から高圧の吐出圧Ｐ2 が作用し、前記第１シリンダ室３８は高圧側シリンダ室となっている。前記第１ポート２８には低圧源側の圧力である入側圧力Ｐ1 を作用させる前記バイパス連絡ライン３１が連通し、前記第１ポート２８は前記弁溝孔３７及び前記副ピストン３３の小径部を介して前記第１シリンダ室３８に連通する。前記第２ポート２９には高圧源側の圧力である吐出圧Ｐ2 を作用させる前記バイパスライン１８が連通している。更に、前記サーボ圧ライン２２が前記第３ポート３０、前記第１弁溝２６、前記弁溝孔３７を介して前記第１シリンダ室３８に連通する。
【００３４】
前記第２シリンダ室３９には第１スプリング４２が所定の初期反発力を持って内設されると共に前記第２シリンダ室３９と前記第３シリンダ室４０とは前記通孔３６を介して連通されている。
【００３５】
前記第３シリンダ室４０には第２スプリング４３が所定の初期反発力を持って内設される。又、前記第３シリンダ室４０には前記計量油送出ライン１６が連通され、該計量油送出ライン１６から検出圧である前記計量圧Ｐ3 が作用する様になっている。又、該計量圧Ｐ3 は前記吐出圧Ｐ2 より低く、前記第３シリンダ室４０は低圧側シリンダ室となっている。
【００３６】
而して、前記ピストン２５は前記第１シリンダ室３８の吐出圧Ｐ2 と前記第２スプリング４３及び前記計量圧Ｐ3 との釣合で位置が決定され、前記副ピストン３３は前記吐出圧Ｐ2 と前記第１スプリング４２及び前記計量圧Ｐ3 との釣合で位置が決定される。
【００３７】
尚、急激な計量圧Ｐ3 の変化があった場合には、先ず副ピストン３３が追従し、その後該副ピストン３３の変位に前記主ピストン３２が追従する。従って、前記差圧感知バルブ１９は、前記副ピストン３３が設けられることで応答性が向上する。
【００３８】
以下、前記燃料流量制御装置１及び前記差圧感知バルブ１９の作用について説明する。
【００３９】
図示しない電子制御部からの開度指令により、前記フラップバルブ６が駆動され、該フラップバルブ６によって前記計量バルブ５の開度が設定される。該計量バルブ５の開度が設定されると、開度に応じて前記吐出圧Ｐ2 と前記計量圧Ｐ3 の差圧が変化する。該差圧（Ｐ2 −Ｐ3 ）の変化が緩やかであると、前記主ピストン３２と前記副ピストン３３とは一体に（即ち前記ピストン２５として）変位する。ここで、該ピストン２５の変位量は、前記第２スプリング４３の変位として現れる。該第２スプリング４３の変位はスプリングの反発力の変化として現れ、前記ピストン２５の位置は、反発力の変化が差圧の変化に合致したところで決定される。
【００４０】
例えば、電子制御部（図示せず）からの開度指令が燃料減少を指示し、前記差圧（Ｐ2 −Ｐ3 ）が増大する、例えば、計量圧Ｐ3 が減圧すると、前記ピストン２５は前記第２スプリング４３の反発力に抗して図中、右方に変位する。前記ピストン２５の右方への変位によって、前記サーボ圧ライン２２は前記第１弁溝２６及び前記第１ポート２８を介してバイパス連絡ライン３１に接続され（図２Ｂ参照）、前記サーボ圧Ｐ4 が減圧し、前記バイパスバルブ８のピストンは左方に変位し、開口度が増大し、バイパス量が増え、前記計量油送出ライン１６への燃料供給量が減少する。
又、前記電子制御部（図示せず）からの開度指令が燃料増大を指示すると、前記計量バルブ５の開度が増大し、前記計量圧Ｐ3 が増圧し、前記差圧（Ｐ2 −Ｐ3 ）が減少する。前記ピストン２５は図中、左方に変位する。該ピストン２５が、左方に変位することで、前記第２スプリング４３が伸張し、変位分だけ反発力が減少し、前記差圧（Ｐ2 −Ｐ3 ）の減少に対応する。
更に、前記ピストン２５の左方への変位で、前記サーボ圧ライン２２は前記第２弁溝２７及び前記第２ポート２９を介して前記バイパスライン１８に接続され、該バイパスライン１８を介して高圧のＰ2 が前記サーボ圧ライン２２に作用し、前記サーボ圧Ｐ4 が増圧する。該サーボ圧Ｐ4 の増圧に伴い前記バイパスバルブ８のピストンは右方に変位し、開口度が減少し、バイパス量が減少し、前記計量油送出ライン１６への燃料供給量が増加する。
【００４１】
次に、前記差圧（Ｐ2 −Ｐ3 ）が増大する、例えば、吐出圧Ｐ2 が急激に増大した場合、先ず前記副ピストン３３が前記第１スプリング４２の反発力に抗して、前記主ピストン３２に対して右方に相対変位する。ここで、相対変位により、前記第１スプリング４２が短縮し、該第１スプリング４２の反発力が増大し、反発力の増大分は前記差圧（Ｐ2 −Ｐ3 ）に増大対応する。前記副ピストン３３が右方に変位して前記第１シリンダ室３８が前記弁溝孔３７を介して前記第１ポート２８に連通し（図２Ｃ参照）、前記第１シリンダ室３８の燃料油が前記バイパス連絡ライン３１に流れ、前記第１シリンダ室３８の圧力が急増することが抑制される。
【００４２】
次に、前記吐出圧Ｐ2 の増加に伴う、前記計量圧Ｐ3 の変化が第３シリンダ室４０に及び、前記吐出圧Ｐ2 と前記計量圧Ｐ3 との差圧と前記第２スプリング４３との反発力が均衡する位置に前記ピストン２５が変位し（図２Ｂ参照）、前記サーボ圧Ｐ4 が差圧に応じた値に決定される。即ち、前記吐出圧Ｐ2 に脈動があった場合も、燃料供給量に脈動を生じることなく安定した燃料の供給が可能となる。
【００４３】
如上の如く、従来の様に比例バルブ９を別途設けることなく、同様の機能を差圧感知バルブに作用させることができ、バルブ数の減少、バルブ数の減少に伴う油圧改組の簡素化が図れ、差圧制御バルブ及び燃料流量制御装置の小型化及びコストの低減が図れる。
【００４４】
尚、本発明に用いられた差圧感知バルブ１９は、燃料流量制御装置に限られることなく、差圧を利用して流量制御を行う装置、或はシステムに実施可能であることは言う迄もない。
【符号の説明】
【００４５】
１              燃料流量制御装置
２              定容積型燃料ポンプ
３              差圧制御部
４              燃料加圧弁
５              計量バルブ
６              フラップバルブ
８              バイパスバルブ
１５            吐出ライン
１６            計量油送出ライン
１７            燃料供給ライン
１８            バイパスライン
１９            差圧感知バルブ
２０            吐出分岐ライン
２１            計量圧ライン
２２            サーボ圧ライン
２５            ピストン
３１            バイパス連絡ライン
３２            主ピストン
３３            副ピストン
３８            第１シリンダ室
３９            第２シリンダ室
４０            第３シリンダ室
Ｐ1             入側圧力
Ｐ2             吐出圧
Ｐ3             計量圧
Ｐ4             サーボ圧
【図１】
0005493953.tif 000002
【図２Ａ】
0005493953.tif 000003
【図２Ｂ】
0005493953.tif 000004
【図２Ｃ】
0005493953.tif 000005
【図３】
0005493953.tif 000006