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一種模塊化組合式電動燃油供應與控制系統(tǒng)的制作方法_2

文檔序號:8443452閱讀:來源:國知局
理器,以及燃油分配器,其特征在于:所述模塊單元包括燃油增壓泵、電動機及其控制裝置、燃油流量控制器;所述燃油綜合管理器包括燃油管理策略及分布式控制方式;所述燃油分配器包括燃油分配閥以及燃油噴嘴
燃油增壓泵,用于提高燃油供應壓力,實現(xiàn)供油能力和效率之間優(yōu)化平衡;
電動機及其控制裝置,用于實現(xiàn)油泵在大轉速范圍內(nèi)的準確控制;
燃油流量控制器,用于燃油流量測量以及制定控制策略;
燃油綜合管理器,用于制定燃油流量控制器的供油計劃,并管理系統(tǒng)狀態(tài)。
[0025]其特征在于:燃油供應與控制系統(tǒng)是由模塊單元構成,各模塊單元功能獨立,模塊性能參數(shù)系列化,模塊可靈活組合;燃油供應與控制系統(tǒng)是多模塊單元組合的,其組合方式根據(jù)動力裝置特點確定,實現(xiàn)重要供油計劃具有功能備份而提高可靠性,該燃油供應與控制系統(tǒng)是基于綜合性能優(yōu)化的系統(tǒng)。
[0026]它還設有燃油綜合管理器,用于監(jiān)測到的燃油流量以及燃油壓力狀態(tài)參數(shù),并反饋給所述燃油綜合管理器,燃油綜合管理器按需要執(zhí)行流量開環(huán)/閉環(huán)控制。燃油綜合管理器也還用于監(jiān)控模塊化電動燃油供應與控制單元工作狀態(tài),并管理系統(tǒng)運行狀態(tài)。燃油綜合管理器還用于監(jiān)控電動燃油供應與控制單元的工作狀態(tài)與效率,確定主工作通道及備份工作通道,實現(xiàn)系統(tǒng)工作的冗余備份和容錯處理。
[0027]模塊化組合式電動燃油供應與控制系統(tǒng)能按照動力裝置對燃油流量的需求,考慮模塊單元的供油能力,確定模塊化單元的數(shù)目,及燃油綜合管理器的優(yōu)化控制策略,通過燃油流量控制計劃與系統(tǒng)實測的燃油流量信號相比較產(chǎn)生偏差,并結合增壓泵給定工作條件下的工作特性,形成電機轉速偏差信號,然后控制永磁無刷直流電機轉速實現(xiàn)所需燃油流量的精確控制,同時針對動力裝置對燃油流量調(diào)節(jié)范圍較大、某一工況下長時間工作的特點,綜合決策出長時間工況下燃油供給與控制的備份狀態(tài),實現(xiàn)可靠性備份。由于直接采用電動增壓泵轉速控制,系統(tǒng)不存在大量回油,因此提高了系統(tǒng)效率、抑制了增壓前燃油溫升,相比現(xiàn)有燃油供應與控制系統(tǒng),相應也減小了體積、控制復雜性,提高了控制精度和響應速度。
[0028]由于模塊單元采用電能作為動力,能量損失主要轉化為有害的熱能,因此模塊單元的關鍵是在嚴格控制系統(tǒng)質量(重量)和體積的條件下,提高系統(tǒng)的機械效率。為了提高效率,必須優(yōu)化電機和油泵的參數(shù),形成科學合理的設計。
[0029]對于燃氣渦輪發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機、沖壓發(fā)動機、脈沖爆震發(fā)動機,以及各類組合動力裝置,其燃油供應流量變化范圍較大時,可以由多個電動燃油供應與控制單元構建其燃油供應與控制系統(tǒng),其系統(tǒng)結構如圖2所示。動力裝置總的燃油控制計劃信號先輸入燃油綜合管理器,燃油綜合管理器按照系統(tǒng)優(yōu)化策略要求,分配每個模塊單元的燃油流量計劃和工作狀態(tài),之后模塊單元根據(jù)分燃油流量計劃,利用模塊單元增壓泵特性,采用流量反饋的閉環(huán)方式調(diào)節(jié)電機轉速實時調(diào)節(jié)電動泵工作狀態(tài),在總的燃油供應與控制管路中設置相應狀態(tài)監(jiān)控模塊,并將狀態(tài)參數(shù)反饋給燃油綜合管理器,并與總燃油控制計劃形成偏差信號,修正分控制計劃信息,實行閉環(huán)控制。同時,燃油綜合管理器監(jiān)控單元模塊工作狀態(tài)和效率,特別是對于長時間工作的額定狀態(tài),根據(jù)監(jiān)控模塊單元運行狀態(tài),確定主工作通道及備份工作通道,實現(xiàn)系統(tǒng)工作的冗余備份,提高可靠性。
[0030]實施例:對于某型渦噴發(fā)動機,慢車狀態(tài)油耗0.12 Kg/s、巡航狀態(tài)油耗0.85 Kg/s、最大狀態(tài)油耗1.65Kg/s、小加力狀態(tài)油耗2.25 Kg/s、最大加力狀態(tài)油耗6.65Kg/s。根據(jù)要求,構建該發(fā)動機的燃油供應與控制系統(tǒng)可以選用兩種標準的模塊單元的組合來實現(xiàn),其中模塊單元性能參數(shù)如下(以航空煤油為工作介質):第一種模塊單元選取,最大供油壓力達8MPa、供油流量大約1.0Kg/s(流量調(diào)節(jié)范圍:0.1—1.0Kg/s)、流量脈動不大于1%、輸入電源為270VDC、,最大功率14KW、質量(重量)約20Kg的模塊單元;第二種模塊單元選取,最大供油壓力達5MPa、供油流量大約2.0Kg/s(流量調(diào)節(jié)范圍:0.3—2.0Kg/s)、流量脈動不大于1%、輸入電源為270VDC、,最大功率18KW、質量(重量)約30Kg的模塊單元;當發(fā)動機在非加力狀態(tài),可以采用兩個供油流量為1.0Kg/s標準模塊滿足需要;當發(fā)動機工作在加力狀態(tài)時,另選則三個供油流量為2.0Kg/s模塊單元。對于航空發(fā)動機,加力狀態(tài)使用時間較少,特別是全加力工作狀態(tài)更少;相反地,巡航狀態(tài)、最大推力狀態(tài)依次為工作時間最長、次長工作狀態(tài);慢車和啟動狀態(tài)雖然工作時間不長,但可靠性非常重要,因此,滿足發(fā)動機加力狀態(tài)時的模塊單元可以作為非加力工作狀態(tài)的備份工作通道,并通過燃油分配閥的控制實現(xiàn)燃油供應要求;當發(fā)動機工作于最小加力狀態(tài)時,需要三個模塊單元,其供油能力可達4 Kg/s,四個模塊單元工作狀態(tài)的設定就需要燃油綜合管理器根據(jù)相應控制策略來設定。
[0031]上列詳細說明是本發(fā)明可行實施例的具體說明,該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍,凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更,均應包含于本案的專利范圍中。
【主權項】
1.一種用于動力裝置的模塊化組合式電動燃油供應與控制系統(tǒng),包括數(shù)個模塊化電動燃油供應控制單元(簡稱模塊單元)、燃油綜合管理器以及燃油分配器,其特征在于:所述模塊單元包括燃油增壓泵、電動機及其控制裝置、燃油流量控制器;所述燃油綜合管理器包括燃油管理策略及分布式控制方式;所述燃油分配器包括燃油分配閥以及燃油噴嘴; 燃油增壓泵,用于提高燃油供應壓力,實現(xiàn)供油能力和效率之間優(yōu)化平衡; 電動機及其控制裝置,用于實現(xiàn)油泵在大轉速范圍內(nèi)的準確控制; 燃油流量控制器,用于燃油狀態(tài)測量以及制定控制策略; 燃油綜合管理器,用于制定燃油流量控制器的供油計劃,并管理系統(tǒng)狀態(tài); 其特征在于:燃油供應與控制系統(tǒng)是由模塊單元構成,各模塊單元功能獨立,模塊性能參數(shù)系列化,模塊可靈活組合;燃油供應與控制系統(tǒng)是多模塊單元組合的,其組合方式根據(jù)動力裝置特點確定,實現(xiàn)重要供油計劃具有功能備份而提高可靠性,該燃油供應與控制系統(tǒng)是基于綜合性能優(yōu)化的系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的模塊化組合式電動燃油供應與控制系統(tǒng),其特征在于,所述燃油綜合管理器,將監(jiān)測到的燃油流量以及燃油壓力狀態(tài)參數(shù)反饋給所述燃油管理系統(tǒng),所述燃油綜合管理器按需要執(zhí)行流量開環(huán)/閉環(huán)控制。
3.根據(jù)權利要求1所述模塊化組合式電動燃油供應與控制系統(tǒng),其特征在于,所述燃油綜合管理器,用于監(jiān)控模塊單元工作狀態(tài),并管理系統(tǒng)運行狀態(tài)。
4.根據(jù)權利要求1所述的模塊化組合式電動燃油供應與控制系統(tǒng),所述燃油綜合管理器還用于監(jiān)控電動燃油供應與控制單元的工作狀態(tài)與效率,確定主工作通道及備份工作通道,實現(xiàn)系統(tǒng)工作的冗余備份。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于動力裝置的模塊化組合式電動燃油供應與控制系統(tǒng),包括數(shù)個模塊化電動燃油供應與控制單元(簡稱模塊單元)、燃油綜合管理器,以及燃油分配器,其特征在于:所述模塊單元包括燃油增壓泵、電動機及其控制裝置、燃油流量控制器;所述燃油綜合管理器包括燃油管理策略及分布式控制方式;所述燃油分配器包括燃油分配閥以及燃油噴嘴。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明基于分布式控制理念,采用模塊化燃油供應與控制單元的靈活組合,在燃油綜合管理器的管理下,采用直接控制電動增壓泵轉速方式控制,系統(tǒng)不存在大量回油。因此工作效率高、響應速度快、控制精度高、操控性好、可靠性高、維修保障性好、具有容錯處理和狀態(tài)管理能力。
【IPC分類】F02C7-22, F02C9-26
【公開號】CN104763534
【申請?zhí)枴緾N201510062225
【發(fā)明人】程禮, 周章文, 陳衛(wèi), 鄭鐵軍, 楊紀明
【申請人】中國人民解放軍空軍工程大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月6日
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