(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジェットエンジンの燃焼器に供給する燃料流量を制御する燃料流量制御回路であって、
液体燃料を加圧する燃料ポンプと、加圧された燃料の通過流量を計量スプールの移動によって制御することで燃料を計量して燃焼器に供給する計量バルブと、加圧した燃料を燃料ポンプの上流側にバイパスさせて戻すバイパスバルブと、このバイパスバルブを制御する差圧センサーバルブとを備え、
該差圧センサーバルブは、前記計量バルブの上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧ΔＰで移動するスプールと、該スプールを上流側圧力Ｐ１に抗して付勢するバネと、該バネの座をスプールの移動方向にシフトさせるバネシフト装置とを有し、
ジェットエンジンの急加速時又は急減速時において、前記計量バルブの作動と同時に、前記バネシフト装置によってバネの座の位置を変更して前記差圧ΔＰを変更するように構成した、ことを特徴とする燃料流量制御回路。
【請求項２】
前記バネシフト装置は、バネの座を低差圧位置Ｌと高差圧位置Ｈとに位置決めし、低差圧位置Ｌにおいて計量バルブの上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２の差圧ΔＰを一定の低差圧ΔＰｌに制御し、高差圧位置Ｈにおいて前記差圧ΔＰを一定の高差圧ΔＰｈに制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料流量制御回路。
【請求項３】
前記バネシフト装置は、電歪又は磁歪の高応答アクチュエータである、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料流量制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、急加速・急減速時にタイムラグの少ない高い応答性で燃料流量を急増・急減する燃料流量制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図は、ジェットエンジンの燃焼器に燃料を噴射するための従来の燃料流量制御回路である。この図において、１は燃料ポンプ、２は計量バルブ、３はドレインバルブ、４はノズルであり、燃料ポンプ１で加圧した液体燃料（ジェット燃料）を、計量バルブ２で計量（流量調節）し、ドレインバルブ３を開き、ノズル４から燃焼器（図示せず）に噴射するようになっている。
【０００３】
また、余分な燃料を燃料ポンプ１の上流側に戻すためのバイパスバルブ５と、このバイパスバルブ５を制御して、計量バルブ２の上流側圧力Ｐ1と下流側圧力Ｐ2の差圧ΔＰを一定に制御する差圧センサーバルブ６とを備えている。
【０００４】
計量バルブ２は、計量スプール２ａとノズルフラッパ２ｂを有し、ノズルフラッパ２ｂを電気的又は機械的に移動（図で左右に）させることにより、計量スプール２ａの左端に作用する流体圧が変化し、計量スプール２ａを左右に移動させて通過流量を制御する。例えば、この図でノズルフラッパ２ｂを右に移動させると、計量スプール２ａの左端圧力が上昇し、計量スプール２ａが右に移動して流量を絞り、逆にノズルフラッパ２ｂを左に移動させると、計量スプール２ａの左端圧力が低下し、計量スプール２ａが左に移動して流量が増加する。
【０００５】
計量バルブ２は、上流側圧力Ｐ1と下流側圧力Ｐ2の差圧ΔＰを一定に保持することにより、ノズルフラッパ２ｂの変位に通過流量が比例する。そのため、差圧センサーバルブ６のスプール６ａをバネ６で図で左側に付勢し、スプール６ａの左端に上流側圧力Ｐ1、右端に下流側圧力Ｐ2をそれぞれパイロットライン７ａ，７ｂで導いている。差圧ΔＰが所定の値より小さくなると、この図でスプール６ａが左に移動し、パイロットライン８ａから８ｂに高圧（上流側圧力Ｐ1）の燃料が流れ、バイパスバルブ５のスプール５ａを右に移動してバイパスライン９ｂを閉じ、上流側圧力Ｐ1を高め計量バルブ２の通過流量を増加させる。逆に、差圧ΔＰが所定の値より大きくなると、この図でスプール６ａが右に移動し、バイパスバルブ５のスプール５ａ側の圧力をパイロットライン８ｂ，８ｃを介して燃料ポンプ１の上流側（低圧部）に抜き、バイパスバルブ５のスプール５ａを左に移動してバイパスライン９ｂを開き、上流側圧力Ｐ1を下げ計量バルブ２の通過流量を減少させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、差圧センサーバルブ６により、常に上流側圧力Ｐ1と下流側圧力Ｐ2の差圧ΔＰを一定に保持し、ノズルフラッパ２ｂの変位に比例した燃料流量をノズル４から噴射することができる。
【０００７】
しかし、上述した従来の燃料流量制御回路では、ジェットエンジンの急加速等のためにノズルフラッパ２ｂの変位を急変させても、上述した差圧センサーバルブ６の作用により燃料流量の応答性が悪い問題点があった。
【０００８】
すなわち、図３の回路において、ノズルフラッパ２ｂを急激に左に移動し、計量スプール２ａを左に移動しても、バイパスバルブ５が開いているため、燃料流量は直ぐには増加しない。その後、上流側圧力Ｐ1と下流側圧力Ｐ2の差圧ΔＰが小さくなり、スプール６ａが左に移動し、パイロットライン８ａから８ｂに高圧燃料が流れ、バイパスバルブ５のスプール５ａを右に移動してバイパスライン９ｂを閉じて始めて、計量バルブ２の通過流量が増加する。そのため、従来の燃料流量制御回路では、計量バルブの応答性によって、燃料制御系の応答性が決定されてしまい、計量バルブの応答性以上には燃料流量を急変させる制御ができず、ジェットエンジンの急加速時等にタイムラグが発生する問題点があった。
【０００９】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、通常作動時には、ノズルフラッパの変位に比例した燃料流量を噴射することができ、急加速・急減速時にはタイムラグの少ない高い応答性で燃料流量を急増・急減することができる燃料流量制御回路を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ジェットエンジンの燃焼器に供給する燃料流量を制御する燃料流量制御回路であって、
液体燃料を加圧する燃料ポンプと、加圧された燃料の通過流量を計量スプールの移動によって制御することで燃料を計量して燃焼器に供給する計量バルブと、加圧した燃料を燃料ポンプの上流側にバイパスさせて戻すバイパスバルブと、このバイパスバルブを制御する差圧センサーバルブとを備え、該差圧センサーバルブは、前記計量バルブの上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧ΔＰで移動するスプールと、該スプールを上流側圧力Ｐ１に抗して付勢するバネと、該バネの座をスプールの移動方向にシフトさせるバネシフト装置とを有し、ジェットエンジンの急加速時又は急減速時において、前記計量バルブの作動と同時に、前記バネシフト装置によってバネの座の位置を変更して前記差圧ΔＰを変更するように構成した、ことを特徴とする燃料流量制御回路が提供される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記バネシフト装置（１０）は、バネ（６ｂ）の座を低差圧位置Ｌと高差圧位置Ｈとに位置決めし、低差圧位置Ｌにおいて計量バルブの上流側圧力Ｐ1と下流側圧力Ｐ2の差圧ΔＰを一定の低差圧ΔＰlに制御し、高差圧位置Ｈにおいて前記差圧ΔＰを一定の高差圧ΔＰhに制御する。また、前記バネシフト装置（１０）は、電歪又は磁歪の高応答アクチュエータである、ことが好ましい。
【００１２】
上記本発明の構成によれば、差圧センサーバルブ（６）のスプール（６ａ）を付勢するバネ（６ｂ）の座をスプールの移動方向にシフトさせるバネシフト装置（１０）を備えるので、この装置でバネ（６ｂ）の座を低圧側（低差圧位置Ｌ）から高圧側（高差圧位置Ｈ）にシフトすることにより、計量バルブの上流側圧力Ｐ1と下流側圧力Ｐ2の差圧ΔＰを低圧（低差圧ΔＰl）から高圧（高差圧ΔＰh）に切り替えることができる。
従って、この切り替えを応答性の高い高応答アクチュエータを用いて、急加速・急減速時に瞬時に行うことにより、差圧の実際の変化を待たずに瞬時にバイパスバルブ（５）を作動させ、燃料流量を急増・急減することができる。
【００１３】
言い換えれば、差圧センサーバルブ（６）の差圧のセットは、バネ（６ｂ）により行われており、差圧×バルブ面積＝バネ力の関係が成り立っているので、高応答アクチュエータでバネの座を速やかに動かすことにより、「バネ力」が変化して差圧の設定値を瞬時に変化させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明による燃料流量制御回路図である。この図に示すように、本発明の燃料流量制御回路は、液体燃料を加圧する燃料ポンプ１と、加圧した燃料を計量しドレインバルブ３とノズル４を介して図示しない燃焼器に供給する計量バルブ２と、加圧した燃料をバイパスライン９ａ，９ｂを介して燃料ポンプ１の上流側にバイパスさせて戻すバイパスバルブ５と、このバイパスバルブ５を制御する差圧センサーバルブ６とを備えている。
【００１６】
本発明において、差圧センサーバルブ６は、計量バルブ２の上流側圧力Ｐ1と下流側Ｐ2の差圧ΔＰで移動するスプール６ａと、スプール６ａを上流側圧力Ｐ1に抗して付勢するバネ６ｂと、このバネ６ｂの座（図で右端）をスプールの移動方向にシフトさせるバネシフト装置１０とを有する。
【００１７】
すなわち、計量バルブ２の上流側と下流側の圧力は、それぞれパイロットライン７ａ，７ｂによりスプール６ａの両端（図で左右）に導かれている。また、バネ６ｂの座は、バネシフト装置１０で左右に移動可能になっており、バネ６ｂの左端は、スプール６ａを上流側圧力Ｐ1に抗して付勢している。
【００１８】
また、図１の例では、バネシフト装置１０は、数ｋＨｚの高応答性を有する電歪又は磁歪の高応答アクチュエータである。更に、このバネシフト装置１０は、バネ６ｂの座を低差圧位置Ｌ（低圧側）と高差圧位置Ｈ（高圧側）に位置決めできるようになっている。
低差圧位置Ｌは、この図では右側であり、バネ６ｂの付勢力を弱め、計量バルブ２の上流側圧力Ｐ1と下流側圧力Ｐ2の差圧ΔＰが小さい、一定の低差圧ΔＰlでスプール６ａが中立位置に位置するようになっている。また逆に、高差圧位置Ｈは、この図では左側であり、バネ６ｂの付勢力を強め、計量バルブ２の上流側圧力Ｐ1と下流側圧力Ｐ2の差圧ΔＰが大きい、一定の高差圧ΔＰhでスプール６ａが中立位置に位置するようになっている。
【００１９】
図２は、本発明の流量制御回路の作動説明図である。この図において、（Ａ）は通常作動時、（Ｂ）は高差圧モード時の差圧センサーバルブ６を示し、（Ｃ）は通常作動から高差圧モードに切り替え時の計量バルブ２の差圧ΔＰを示している。
【００２０】
図２（Ａ）において、バネシフト装置１０により、バネ６ｂの座が低差圧位置Ｌ（低圧側、右側）に位置している。この位置ではバネ６ｂの圧縮量ｘが小さいのでバネの付勢力ｋｘ（ｋはバネ定数）は小さい。従って、差圧×バルブ面積＝バネ力の関係が成り立つ差圧ΔＰが小さく（例えば４０ｐｓｉ）、この低い差圧（低差圧ΔＰl）に一定に保持することにより、従来の流量制御回路（図３）と同様にノズルフラッパ２ｂの変位に通過流量が比例する。
【００２１】
また、図２（Ｂ）においては、バネシフト装置１０により、バネ６ｂの座が高差圧位置Ｈ（高圧側、左側）に位置している。この位置ではバネ６ｂの圧縮量ｘが大きいのでバネの付勢力ｋｘ（ｋはバネ定数）が大きい。従って、差圧×バルブ面積＝バネ力の関係が成り立つ差圧ΔＰが大きく（例えば６０ｐｓｉ）、この高い差圧（高差圧ΔＰh）に一定に保持することにより、従来と同様にノズルフラッパ２ｂの変位に通過流量が比例する。
【００２２】
言い換えれば、（Ａ）（Ｂ）共に、ノズルフラッパ２ｂの変位に通過流量が比例するが、その流量範囲は相違し、同一位置のノズルフラッパ２ｂでは、（Ａ）の流量に対して（Ｂ）の方が大流量となる。すなわち、計量バルブ２で制御している燃料流量は、差圧ΔＰの平方根と、計量バルブ２のポート面積の積に比例するため、差圧ΔＰを大きく変化させる（この例では４０ｐｓｉ→６０ｐｓｉ）ことにより、ノズルフラッパ２ｂが同一位置でも燃料を大幅に変化（この例では約２３％増加）させることができる。
【００２３】
従って、この切り替えを応答性の高い高応答アクチュエータを用いて、急加速・急減速時に瞬時に行うことにより、差圧の実際の変化を待たずに瞬時にバイパスバルブ５を作動させ、燃料流量を急増・急減することができる。
【００２４】
すなわち、図２（Ｃ）に示すように、ジェットエンジンの急加速等のためにノズルフラッパ２ｂの変位を急変させる際に、同時にバネシフト装置１０（高応答アクチュエータ）でバネ６ｂの座を低圧側から高圧側に瞬時にシフトすることにより、差圧ΔＰの設定値が低圧（例えば４０ｐｓｉ）から高圧（例えば６０ｐｓｉ）に切り替わるので、差圧の実際の変化を待たずに瞬時にスプール６ａが左にシフトしてパイロットライン８ａから８ｂに高圧燃料が流れ、バイパスバルブ５のスプール５ａを右に移動してバイパスライン９ｂを瞬時に閉じ、計量バルブ２の通過流量が急増する。
【００２５】
また、逆に、バネ６ｂの座を高圧側から低圧側に瞬時にシフトして、バイパスライン９ｂを瞬時に開き、計量バルブ２の通過流量を急減させることもできる。
なお、上述した差圧制御機構は、計量バルブの応答性より１０倍程度速く応答することできるので、上述のように差圧の設定値を変化させた場合、計量弁の応答の１０倍程度の速さで設定した値に変化する。
【００２６】
更に、上述した本発明の低差圧ΔＰlと高差圧ΔＰhを適宜設定することにより、計量燃料の応答性の高速化（５〜１０倍）と共に、燃料の必要なところで高差圧モードを使用することにより、燃料制御の範囲を広げることができる。
また、低差圧ΔＰlを０に設定し、切り替えにより差圧の設定値を急速に０にすることにより、燃料の急遮断も可能となる。
【００２７】
なお本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように、本発明の燃料流量制御回路は、通常作動時には、ノズルフラッパの変位に比例した燃料流量を噴射することができ、急加速・急減速時にはタイムラグの少ない高い応答性で燃料流量を急増・急減することができ、更に、燃料制御の範囲を広げることができ、かつ燃料の急遮断も可能である、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料流量制御回路図である。
【図２】本発明の流量制御回路の作動説明図である。
【図３】従来の燃料流量制御回路図である。
【符号の説明】
１  燃料ポンプ
２  計量バルブ
３  ドレインバルブ
４  ノズル
５  バイパスバルブ
６  差圧センサーバルブ
７ａ，７ｂ  パイロットライン
８ａ，８ｂ，８ｃ  パイロットライン
９ａ，９ｂ  バイパスライン
１０  バネシフト装置
【図１】
0004250826.tif 000002
【図２】
0004250826.tif 000003
【図３】
0004250826.tif 000004