(57)【要約】燃料供給システムが、計量弁（２５０）とポンプ（２０８）の間に燃料質量流量閉ループ制御を形成する。計量弁の差圧変化を監視し、それに応答してポンプの作動を変化させる。熱制御機構（２９０）で燃料温度を監視し、燃料の一部を熱交換器（２０２）を通して再循環させる。システムは、新規装備としても、改修装備としても実現できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を加圧するポンプと、
燃料の送出を選択的に調節する、ポンプ下流の計量弁と、
連携するタービン・エンジンに入る燃料の質量流量を所望に調節する質量流量制御機構と
を備える燃料供給システム。
【請求項２】
前記質量流量制御機構が、前記計量弁の差圧の変化を監視し、それに応答してポンプの作動状態を変化させるためのセンサを含む、請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項３】
前記質量流量制御機構が、計量質量流量の閉ループ制御を行うためのセンサを含む、請求項２に記載の燃料供給システム。
【請求項４】
前記センサが計量弁位置センサを含む、請求項３に記載の燃料供給システム。
【請求項５】
前記センサが計量弁差圧センサを含む、請求項３に記載の燃料供給システム。
【請求項６】
前記センサが計量弁流体温度センサを含む、請求項３に記載の燃料供給システム。
【請求項７】
連携するタービン・エンジンからデータを受け取り、前記ポンプおよび計量弁と通信するための電子式制御モジュールをさらに備える、請求項２に記載の燃料供給システム。
【請求項８】
前記電子式制御モジュールが、前記ポンプおよび計量弁へ信号を送り、前記ポンプおよび計量弁からフィードバック・データを受け取る、請求項７に記載の燃料供給システム。
【請求項９】
連携するタービン・エンジンからデータを受け取り、前記ポンプおよび計量弁と通信するための電子式制御モジュールをさらに備える、請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項１０】
電気式過回転制御システムをさらに備える、請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項１１】
前記ポンプが可変流量ポンプである、請求項１０に記載の燃料供給システム。
【請求項１２】
燃料温度を監視する熱制御機構をさらに備える、請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項１３】
前記熱制御機構が、アクチュエータ供給ラインとアクチュエータ還流ラインの間に挿入された制御弁を含む、請求項１２に記載の燃料供給システム。
【請求項１４】
関連するアクチュエーション・システムの温度を制御するための、前記ポンプの下流で前記熱制御弁の上流に配置された熱交換器をさらに備える、請求項１３に記載の燃料供給システム。
【請求項１５】
前記熱制御機構が、ポンプ出口から延び、熱交換器を通り、熱制御弁を通り、フィルタを通ってからポンプ入口に入る閉ループを備える、請求項１２に記載の燃料供給システム。
【請求項１６】
連携するタービン・エンジンからデータを受け取り、前記ポンプおよび計量弁と通信するための電子式制御モジュールをさらに備え、前記制御モジュールが、圧力変化に、燃料の比重、燃料通路開口面積、および定数を掛け合わせることによって、電子的に燃料質量流量を計算する、請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項１７】
ポンプを介して燃料を加圧するステップと、
連携する燃料噴射弁に供給するために計量弁を介して前記燃料を計量するステップと、
前記計量弁の差圧変化を監視し、それに応答して前記ポンプの出力を変化させることによって前記燃料の質量流量を制御するステップと
を含む、タービン・エンジンへの燃料供給を制御する方法。
【請求項１８】
前記ポンプの下流に、燃料システム温度を制御するための熱制御弁および熱交換器を設けるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
アクチュエータに向かう燃料の一部を前記ポンプへ再循環させる、前記熱交換器から出た燃料用の経路を設けるステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
燃料供給システムの計量弁の上流にポンプを挿入するステップと、
前記計量弁から送出される燃料質量流量に基づいて前記ポンプの作動を閉ループで制御するステップと
を含む、既存の燃料供給システムを改修する方法。
【請求項２１】
燃料温度制御ステップが、
前記燃料をアクチュエータ・システムへ進める過程で、前記燃料を前記ポンプから熱交換器を通して流すステップと、
前記熱交換器を出た前記流れの一部を前記ポンプに還流するステップと
を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
燃料温度を能動的に制御する改修ステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記計量弁の差圧変化を行わせるステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記挿入するステップが可変容積型ポンプをもたらすステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記制御するステップが、前記計量弁の差圧に応答する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記ポンプを制御するステップが、前記ポンプの応答を比例的に増加させる、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、タービン・エンジン組立体に関し、より詳細には、この種エンジン用の燃料供給システムに関する。ただし、このシステムは、性能を犠牲にすることなく信頼性の向上、コストの削減、および軽量化を行うことが必要な、関連するシステムや状況にも適用できることを理解されたい。
【背景技術】
【０００２】
現在普及している燃料供給システムは、通常、遠心式ブースト段を使用して加圧燃料をフィルタに流入させ、次いで歯車段または歯車ポンプを通す。次いで、燃料は計量弁へ導かれ、加圧弁に入り、そこからタービン・エンジンに連携する燃料噴射弁に至る。遠心式ブースト段は、多様なポンプ入口条件下で、均質な、すなわち蒸気を含まない液体燃料で十分に高圧段を満たせるような圧力と流れを供給する。ポンプ入口条件には、たとえば低圧力、高温度などが含まれ得る。さらに、遠心式ブースト段は燃料制御装置からのバイパス流体の吸込みとして働き、また燃料制御装置で用いる基準圧力を提供する。
【０００３】
高圧容積移送については通常歯車ポンプが行う。歯車ポンプは、システム上の制約に拘わりなく、すなわちリリーフ弁の設定値まで、ある容積流れを供給する。燃料システムを保護するために、高圧リリーフ弁が主エンジン・ポンプに組み込まれる。さらに、計量弁に燃料を通す前に、流れがバイパスされる。バイパス流れは、燃料をポンプに再循環させる。バイパス燃料の量は、水頭レギュレータが計量弁の両側の測定を行って、バイパス弁に適切な信号を与えることにより制御される。さらに、通常、システムは加圧燃料の一部をアクチュエータ用に使用する。
【０００４】
現在のところ、これらシステムは効果を発揮してはいるが、取得および運用費用の改善が望ましいと考えられる。さらに、従来のシステムに比べて効率および寿命の改善、特に、アイドル時の効率の向上が望ましい。燃料の計量およびエンジンの超過回転数の制御に使用される構成要素の数を削減することも望ましい。さらに、システムの熱交換器の数を減らせば、上記で指摘した目的に役立ち、エンジンレベルでの配管の著しい削減ももたらす。
【０００５】
公知のシステムでは、燃料噴射弁と同様にアクチュエータにも燃料を供給する必要がある。この２重の役割があるので、アクチュエーション・システムが必要とする過渡流量の問題を考慮に入れなければならない。アクチュエーション供給用に大きな量が必要な場合、ポンプから必要な全体の量が大きくなり、燃料噴射弁への供給が不十分になってエンジンの吹消えに至る。他方、たとえばアクチュエータの必要量が減って、燃料噴射弁に必要以上の燃料が供給されると、エンジンがストールを起こす可能性がある。
【０００６】
したがって、公知のシステムでは、一般に、ポンプから３つの出口経路がある。１つの経路は計量弁に導かれ、第２の経路はアクチュエータに導かれ、第３の経路はバイパス目的に用いられる。これは、並行な関係で配置された３個のオリフィスを有することと同じである。言い換えれば、或るオリフィスで流量の変化が起きても、他の２つのオリフィスに大きな流量変化は生じない。しかし、可変流量ポンプが使用される場合は、オリフィス２個に相当するシステムになり、一方のオリフィスでの流量変化が他方のオリフィスの大きな流量変化を引き起こす。したがって、ポンプがこの欠点をすばやく、すなわち速い応答性で回復する必要がある。従来、図られてきた解決法としてバイパス機構を用いたものがあるが、それによると、常に望まれる構成部品の削減とは逆に、構成部品が多くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高効率で、構成部品が少なく、信頼性が向上した燃料供給システムが提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、可変流量ポンプが計量弁と効果的に連携し、質量流量閉ループ制御を実現する。質量流量制御機構は計量弁の両側の圧力を監視し、それに応答してポンプ出力を変化させる。
【０００９】
本発明による別の実施形態では、ポンプ流体の熱管理制御を組み込んでいる。詳細には、ポンプを出た流体は、熱交換器を通り抜けてから、熱制御弁用と下流のアクチュエータ用に分けられる。熱を制御する目的で流体の一部を再循環させる必要性をシステムが検知した場合は、熱制御弁が所望のレベルまで開かれる。
【００１０】
トランスデューサで計量弁の差圧を監視し、温度計でアクチュエーション用途に向けられる燃料温度の所望のデータを取得するのが好ましい。
主な利益は、単なる計量バルブ位置の制御ではなく、供給燃料質量流量の閉ループ制御を行うことである。
【００１１】
さらに、電子式過回転システムが、トリップまたは停止、トリムまたは最大回転数制限，および／または回転数設定などのガバニング機能に対応することができる。
従来のシステムに用いられている多数の構成部品が、統合されるか、あるいは取り除かれる。たとえば、従来の燃料制御装置の構成から、バイパス弁、水頭レギュレータ、およびロジック選択弁機能が取り外される。システムの主要部、サーボ部、および統合駆動式発電機（ＩＤＧ）部の熱交換器３基が、ただ１つのユニットに統合される。
【００１２】
本発明の主たる長所は、比例制御による、質量流量の単一ループ制御を使用できることにある。
構成部品の数や、システム全体の複雑さを増すことなく、燃料供給の大きな改良が達成される。
【００１３】
さらに別の長所は、既存のシステムが改修できることである。
本発明のさらに別の長所と利点は、以下の詳細な説明を読み理解することにより、当業者にとって明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の別の背景として、図１は、従来のエンジン燃料システムを、高レベルで、より詳しく示す。このシステムは、当分野の技術者には周知であるので、本発明によって提供される特徴と利点を理解するのに必要な部分を選択して簡単に概観する。
【００１５】
図１に、高レベルの概略図で示すように、従来技術によるシステムは、フィルタ６２を介して燃料制御装置６４へ燃料を供給するポンプ６０を備える。ポンプは定容積型装置であり、したがって、エンジンの回転数に基づく一定量の燃料を燃料制御装置に送り出す。ポンプが送り出した燃料の一部が計量され、エンジン燃焼器（図示せず）に送られる。計量済み燃料部分は、流量計６６を通ってから燃料マニホールドおよび噴射弁６８に達し、燃焼器に供給される。ポンプが送り出した流れの別の一部が、７０で示されるシステム・アクチュエータに導かれる。燃料制御装置６４は、ポンプが送り出した燃料の残りの部分を、熱交換器７２を介してポンプの入口に戻す。
【００１６】
従来技術によるシステムでは、電子式エンジン制御装置７４は、機体７６からの指令入力を受け取るのに用いられ、エンジン上の様々な計器からのフィードバック信号を受け取り、燃料制御装置６４やシステム・アクチュエータ７０など、エンジンへのエフェクタに指令信号を発する。電子式エンジン制御装置は、エンジン燃焼器に入る計量燃料の量を決め、制御するために、燃料制御装置からのフィードバック信号を使用する。燃料制御装置６４と機体７６の間で直接の通信（すなわちフィードバック信号と指令）も行われる。
【００１７】
図２は、従来技術による燃料システムのより詳細な図である。このシステムでは、燃料が、機体供給ラインから遠心ポンプ要素８０に入る。遠心ポンプ要素は、ブースト段と呼ばれることもあり、高圧ポンプ要素８２に供給する流れと圧力を送り出す。燃料は、ブースト段から燃料／潤滑油熱交換器８４およびフィルタ８６を通り、高圧ポンプ段に入る。高圧ポンプ段は、ほぼ駆動回転数に依存する一定の流量を送出する定容積型ポンプである。高圧段の出力流れは、ウォッシュ・フロー・フィルタ９０を通過し、次いで３つの経路に分かれるようになっている。これらの経路はアクチュエーション流れ９２、計量流れ９４、およびバイパス流れ９６である。
【００１８】
アクチュエーション流れ９２は、まとめて参照番号１００で識別されているシステム油圧式アクチュエータ（たとえば、可変静翼電気油圧式サーボ弁、可変抽気バルブ電気油圧式サーボ弁、高圧タービン・アクティブ・クリアランス・コントロール、低圧タービン・アクティブ・クリアランス・コントロール、過渡時抽気バルブ電気油圧式サーボ弁、バーナ・ステージ・バルブ・ソレノイド）に供給される。これらシステム油圧式アクチュエータは、ジェット・エンジンの広い作動範囲全体にわたってその性能を改善する可変形状や抽気弁など、エンジンの形態を制御するのに用いられる。もちろん、上記アクチュエータの様々の識別は、単なる技術用語であってタービン・エンジンや製造業者ごとに異なることもあり、本発明を限定するものと考えるべきでないことを理解されたい。計量流れ９４は、動力を発生するためにエンジン燃焼器（図示せず）に送られ燃焼される流れである。バイパス流れ９６は、ポンプ出力流れのうちアクチュエーション流れにも計量流れにも用いられなかった残りの部分である。バイパス流れは、バイパス弁１０２を通り、別の燃料／潤滑油熱交換器１０４を通過した後、高圧ポンプ段８２の入口に戻る。このシステムでは、計量流量は、計量される燃料流量値に対応する既知の位置に計量弁１１０を設定することにより確定される。水頭レギュレータ１１２およびバイパス弁１０２で調節することにより、計量弁１１０両端間の圧力降下が既知の一定値になるように正確に制御する。計量弁の圧力降下を既知の一定値に保つことは、必要とされる、計量弁の位置と燃料流量の間の正確な関係を保つのに不可欠なことである。計量弁の位置は、通常位置レゾルバ・センサ１１４を介して電子式エンジン制御装置に示される。
【００１９】
図２はまた、アクチュエーション流れ供給経路中に熱交換器１２０が用いられていることを示している。この熱交換器１２０は、ある飛行条件下でアクチュエーション・システムに氷が成長し、その結果アクチュエーション・システムが不具合を起こすのを避けるために、アクチュエーション目的で用いられる燃料が十分に熱せられるように働く。この熱交換器の出口流れは、燃料制御装置の内部用および外部のアクチュエーション・システム用の両方に供給される。サーボ・レギュレータおよび電気油圧式サーボ弁（ＥＨＳＶ）が、アクチュエーション流れの流量および圧力を制御するために用いられる。
【００２０】
従来技術による燃料制御システムでは、計量流れ経路中に加圧弁１３０が組み込まれ、エンジン作動中、アクチュエーション・システム用に十分な燃料圧力を確保する。加圧弁はまた、機体からシステム遮断指令が発せられたときに、燃焼器への計量流れの経路を遮断するように働く。
【００２１】
従来技術による燃料制御システムではまた、そうしなければエンジンが制御不能になるであろう故障を制御システムが起こした場合に、エンジンの回転数を抑える油圧機械式過回転ガバナ１３２が組み込まれている。過回転ガバナ１３２が、水頭レギュレータ１１２と共に、バイパス弁１０２への制御信号を生成する。過回転を検出すると、過回転ガバナがバイパス弁を開かせる信号を発し、それにより、エンジン燃焼器に送られる流量を減少させる。
【００２２】
従来技術による燃料制御システムでは、エンジン停止機能を備える機構が組み込まれている。これら機構には、ロジック弁１３４および遮断ソレノイド１３６が含まれる。機体信号を受けると、遮断ソレノイド１３６が作動して、ロジック弁１３４をエンジン停止状態またはエンジン作動状態に動かす。ロジック弁が、バイパス弁制御サーボ（過回転ガバナおよび水頭レギュレータ）および加圧弁１３０に圧力信号を掛けて、停止状態または作動状態中に、それぞれが意図された機能を果たすようにする。
【００２３】
図３は、本発明による燃料供給システムを概略的に示す。この場合も、燃料は遠心式ブースト段２００に取り入れられる。加圧された燃料は、次いで、ブースト段から燃料／潤滑油熱交換器２０２およびフィルタ２０４を通って高圧可変流量ポンプ２０８に入る。好ましい高圧ポンプ２０８が図４に特に詳しく示され、また、２００２年３月２７日に出願された共願のＰＣＴ／ＵＳ０２／０９２９８により詳細に記載されている。同出願は２００１年４月５日出願の米国仮出願第６０／２８１，６３４号の特典を主張しており、これらの細部は参照によって明白に本明細書に組み込まれる。ただし、本発明の範囲と意図を逸脱することなく、さらに他のポンプを用いることもできることを理解されたい。好ましい可変流量ポンプはロータ２１０を備え、複数の羽根２１２がこのロータから延びる。羽根を取り囲むカム・リング２１４が、羽根２１２に対し自由に回転する。したがって、本発明によれば、羽根の外側先端と通常のベーン・ポンプに用いられているような静止カム・リングとの間の少なからぬ損失をこうむることはない。カム・リング２１４は、ポンプで供給される燃料によって形成される連続流体軸受２１６中に支持される。繰り返すが、可変流量ポンプのより具体的な詳細が、同一名義人の上記共願に記述されている。
【００２４】
高圧ポンプ段は、制御信号に応答して制御された量の流れを送り出す。高圧ポンプから吐出された流れは、ウォッシュ・フロー・フィルタ２３０を通り、次いで２つの経路に分かれる。その経路はアクチュエーション流れ２３２および計量流れ２３４である。ポンプが可変流量ポンプなので、バイパス流れ経路は必要とされない。アクチュエーション流れ２３２は、ここでは全体としてまとめて参照番号２４０で識別されている（略号は、異なるタイプの電気油圧式サーボ弁またはソレノイドを表すのに用いられている）システム油圧式アクチュエータに供給される。これらシステム油圧式アクチュエータは、ジェット・エンジンの広い作動範囲全体にわたってその性能を改善する可変形状や抽気弁など、エンジンの形態を制御するのに用いられる。計量燃料は、計量弁２５０を通して送られて、エンジン燃焼器内で燃焼して動力を発生する。
【００２５】
このシステムでは、計量流量は、所望の質量流量が得られるように計量弁２５０の位置を調節することにより確立される。質量流量は、計量弁位置（ＬＶＤＴ）２５２、計量弁差圧（ΔＰ）２５４、および流体温度（ＲＴＤ）２５６を感知し、質量をもとに質量流量を算出することにより決定される。その流量を計算する電子式制御モジュール２６０は、センサからの入力と、台上での較正結果を使用する。複数のパラメータを感知することにより（すなわち、位置、差圧、および温度）、もはや計量弁の差圧を、所定の値になるように極めて正確に制御する必要はない。そうではなくて、計量弁の差圧は、変動が許容される。このように計量弁の差圧を変動させるようにすることにより、計量弁の差圧に基づく、可変流量ポンプの単純な比例制御が行えるようになる。
【００２６】
単純なポンプ比例制御方式を用いると、可変流量ポンプを用いる従来のシステムに起こる応答性の問題が解決する。応答性の問題は、アクチュエーション流れの必要量に急激な変化が起きたときに生じる。単純な比例制御方式を用いると、安定性を維持したままで、ポンプ吐出流量の応答を著しく速くすることができる。可変流量ポンプを、計量弁の所定の一定差圧値を正確に設定するための制御構成部品（すなわち水頭レギュレータ）と共に用いるシステムでは、通常、システムの安定性を維持すると応答性が遅くなる。
【００２７】
図３はまた、アクチュエーション供給経路中に熱交換器２７０が用いられていることを示す。この熱交換器２７０は、ある飛行条件下でアクチュエーション・システムに氷が成長して、その結果アクチュエーション・システムが故障するのを避けるために、アクチュエーション目的に使用する燃料の十分な加熱を確実に行うだけではなく、図２の主熱交換器１０４と全く同様に、非氷結条件下中もエンジン潤滑油を冷却する働きをする。したがって、主熱交換器２７０（図３）は、２基の熱交換器１０４および１２０（図２）に代わって、それらの機能を果たす。
【００２８】
本発明による燃料制御システムでも、エンジン作動中、アクチュエーション・システムのために十分な燃料の加圧が確実に行われるように、計量流れ経路中に加圧弁２７２が組み込まれている。加圧弁２７２は、機体がシステム遮断指令を発したときに、燃焼器に入る計量流れ経路を遮断する働きもする。
【００２９】
上記で指摘したように、従来技術による燃料制御システムではまた、そうしなければエンジンが制御不能になるであろう故障を制御システムが起こした場合に、エンジンの回転数を抑える油圧機械式過回転ガバナ１３２が組み込まれている。図３の本発明によるシステムでは、ポンプ制御用電気油圧式サーボ弁（ＥＨＳＶ）２７４を使用して、ポンプ吐出圧を調節し、それによりエンジン燃焼器に送り出される計量流量を抑える。電子式制御によってエンジン回転数の閉ループ制御が行われる。この電子式制御は外部、たとえばエンジンレベルの電子式制御装置２７６から行ってもよく、あるいは内部、システムの電子制御モジュール２６０から行ってもよい。電子式制御装置にエンジン回転数検出値を提供するのは、エンジンに取り付けたセンサまたは内部の、たとえば永久磁石式交流発電機２８０である。ポンプ制御ＥＨＳＶへの指令信号は電子式制御装置によって発せられる。
【００３０】
本発明による燃料制御装置には、エンジン停止機能を備える機構が組み込まれている。ロジック弁１３４および遮断ソレノイド弁１３６（図２）を用いる代わりに、機体信号が、ポンプ制御ＥＨＳＶ２７４（図３）を作動させて停止状態あるいは作動状態を取らせる。停止するよう指令されると、可変流量ポンプ２０８から負荷が除かれ、計量燃料が減らされる。エンジン燃焼器に入る燃料を確実に完全に遮断するためにポンプ負荷を取り除くと、加圧弁２７２が自動的に閉じる。
【００３１】
本発明による燃料制御システムには、システムの熱管理を行える機構が組み込まれている。温度制御弁２９０および温度フィードバックＲＴＤ２９２が、主熱交換器２７０を通る燃料流料を制御するのに使用される。熱交換器を通る流量を制御することによって、システムの氷結も、エンジン潤滑油の過熱も避けるように温度を制御することができる。さらに、燃料システムおよび電子式制御機器の熱サイクルが避けられるように、燃料温度を低目の一定値に制御することができる。それにより信頼性が向上し、構成部品の寿命が延びる。熱交換器をフィルタ２０４の上流に配置すれば、フィルタの中の氷結を抑えることができることも、利点である。
【００３２】
全ての燃料供給システムは、シール・リング、電気機械式構成部品などに有害な影響を及ぼす温度サイクルを受けている。システムの寿命を向上させるために、本発明による燃料供給システムでは、公知のシステムで用いられている３基の別々の熱交換器の代わりに、２基の熱交換器からなる構成が用いられる。それにより、複数の構成部品および関連する多数の燃料配管が不要になる。
【００３３】
燃料供給システムに用いられている改良型可変流量ポンプの長所の一部を図５に示す。図では、歯車ポンプの全体効率が最下部に示され、ほぼ直線３１０である。本発明によるシステムの改良型可変流量ポンプが、曲線グラフ３１２で示されている。従来型可変流量ポンプ（曲線３１４）に対する、好ましいポンプ・システムのアイドル作動範囲での大幅な改善が示されている。さらに、改良型ポンプは、歯車ポンプより約１／３長い期待寿命を有し、上記の制御システムと共に用いれば、燃料を計量し、エンジン過回転を抑えるために用いられる構成要素の数が著しく減少する。構成部品の減少は、新規装備、また改修装備のいずれにおいても、信頼性の向上、軽量化、コストの削減を意味する。本発明による燃料供給システムでは、従来の燃料制御機構から、従来のバイパス弁、水頭レギュレータ、およびロジック選択弁の機能が取り除かれる。同様に、従来の下流燃料流量トランスミッタも、制御システムの燃料流量フィードバックの精度が高いので、取り除くことができる。電気式過回転システムは、燃料質量流量の供給を閉ループ式に電子制御することにより、トリップまたは停止、トリムまたは最大回転数制限、ガバニングまたは回転数設定の諸機能をもつことができる。このシステムによって、応答性および精度の改善が達成される。この燃料供給システムは、全流量範囲で±２．５％以内の流量精度、限定された範囲では±０．５％以内の流量精度が得られる。アクチュエーション流れが急変動しても、計量燃料は５０ミリ秒未満の間１５％以内の変動しか起こさない。これらの全てを達成する燃料供給システムは、さらに主エンジン制御、油圧機械ユニット機能、および流体計量ユニット機能も速い応答時間で満足させる。
【００３４】
このシステムは、改修にも適用可能である。すなわち、現在使われている燃料供給システムは、容易に改造あるいは改修を行うことにより、本発明の長所を取り入れることができる。従来の歯車ポンプに代えて可変容積流量ポンプを組み入れると、計量弁を含む閉ループ機構から供給される燃料質量流量に基づくポンプ作動制御が実現できる。さらに、可変流量ポンプと並列に配置されたアクチュエータ再循環ループ中に取り付けられたただ１つの熱交換器および熱制御弁によって、燃料温度の熱管理が組み込まれている。
【００３５】
すなわち、従来のジェット・エンジンの燃料供給システムの８つの構成要素として、電子式エンジン制御装置、主熱交換器、サーボ熱交換器、ＩＤＧ熱交換器、燃料ポンプとフィルタ、コア回転数センサ、燃料制御装置、および燃料流量トランスミッタ（加えて、これら構成要素を一体に接続する配管および配線の全て）があるが、本発明では、構成要素の数が３つに減る。すなわち、燃料送出構成要素、熱交換器、ならびに、燃料のポンプ移送、濾過、計量、熱管理、故障モニタリング、および故障の報告を統合した小型の電子式制御装置である。また、配線および配管も著しく減少する。このシステムは供給動力がより少なくて済み、これは燃料消費量が減り、燃料温度が低くなることを意味する。これはまた、燃料が著しく削減され、保守整備コストが著しく低減し、重量が軽減することを意味する。さらにまた、運用コストの著しい低減によって大きな利点が生じる。というのは、アイドル時には、システムはより効率の良い、より低温の燃料を供給するシステムとなり、それにより、構成部品に応力を加え、その寿命を短縮し、保守および交換コストを増大する従来の過度に高い燃料温度を避けることができるからである。
【００３６】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明してきた。明らかに、本明細書を読み理解すれば、変更形態や代替形態を誰でも思い付くことができる。たとえば、システムは、図４の可変流量ポンプに関して説明してきたが、本明細書に記載されている概念を僅かに変更するだけで、さらに他のポンプを、可変流量であれ固定流量であれ、使用できることが理解される。本発明は、添付の特許請求の範囲、またはそれと同等物の範囲にある限り、全ての改修形態および変更形態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】通常の燃料システムの概略図である。
【図２】従来の燃料供給システムの概略図である。
【図３】本発明による改良された燃料供給システムの概略図である。
【図４】本発明に用いた可変燃料ポンプの断面図である。
【図５】典型的な飛行サイクルの動力消費と飛行状態の関係、特にアイドル状態の効率を示すグラフである。
【図１】
2005533220.tif 000003
【図２】
2005533220.tif 000004
【図３】
2005533220.tif 000005
【図４】
2005533220.tif 000006
【図５】
2005533220.tif 000007
【国際調査報告】
2005533220.tif 000008