СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА И ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2022 года по МПК F02C7/228 F02C9/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к газотурбинным двигателям и контуру подачи топлива такого двигателя.

Таким образом, изобретение относится к способу управления подачей топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, контуру подачи топлива и газотурбинному двигателю.

Уровень техники

Обычно камера сгорания газотурбинного двигателя питается топливом посредством устройств впрыска, выполненных с возможностью распыления топлива в камере сгорания. В эти же устройства впрыска, образующие систему впрыска камеры сгорания, топливо подается по контуру подачи топлива газотурбинного двигателя.

Устройства впрыска имеют, по меньшей мере, одну первую и вторую части, выполненные с возможностью обеспечения подачи топлива в камеру сгорания согласно соответствующему типу подачи. Первая часть соответствует типу источника питания контура управления, предназначенного для низких скоростей, а вторая часть соответствует основному типу источников питания, предназначенному для высоких скоростей, и для оптимизации горения в камере на этих высоких скоростях, чтобы уменьшить создаваемое загрязнение. Эти первая и вторая части могут быть:

- или каждая из них состоит из устройств впрыска, предназначенных для соответствующего типа питания,

- или каждая из них состоит из части каждого устройства впрыска, которая предназначена для соответствующего типа питания.

Независимо от конфигурации этих устройств впрыска распределение подачи топлива каждой из первой и второй частей происходит посредством контура подачи топлива.

Таким образом, для этого контур подачи топлива включает в себя линию предварительного впрыска топлива и линию основного впрыска, между которыми распределена подача топлива в камеру сгорания, при этом линия предварительного впрыска подает топливо в первую часть устройств впрыска, а линия основного впрыска подает топливо во вторую часть устройств впрыска. Питание топливом камеры впрыска, таким образом, разделяется между линией предварительного впрыска и линией основного впрыска.

Чтобы ограничить загрязнение, создаваемое газотурбинными двигателями, распределение подачи топлива в предварительной и основной линиях впрыска для различных режимов работы газотурбинного двигателя, будь то в воздухе или на земле, регламентируется особенно.

Что касается изменений в распределении подачи топлива между предварительной и основной линиями впрыска, для его различных режимов работы, правила являются менее строгими и требуют только, чтобы этот переход происходил в течение заранее заданного периода времени.

Чтобы проиллюстрировать такой переход, на фиг. 1A-1C представлен пример перехода подачи топлива во время ускорения газотурбинного двигателя, переходящего с малой скорости на высокую скорость. Как показано на фиг.1В, в этом примере распределение подачи переходит с первого значения распределения подачи топлива на линии вспомогательного впрыска, составляющего 100% (при этом в основную линию впрыска по существу топливо не подаётся) на 5%-ное второе значение распределения подачи топлива по линии впрыска, при этом в основную линию впрыска подаётся 95% топлива.

Таким образом, в соответствии со сведениями, приведенными в документе FR 3025590 А1 и, как проиллюстрировано на фиг. 1А-1С, известно, что переход происходит резко.

Таким образом, на этих фигурах видно, что во время такого изменения скорости 501 (R на фиг. 1A) скорость 502 впрыска топлива (Db на фиг. 1A) постепенно увеличивается, пока не достигнет, в то же самое время, что и скорость 501, максимального значения. Переключение 511 распределения 510 (Ds на фиг. 1B) с первого значения на второе значение выполняется резко, когда скорость достигает своего максимума. Как показано на фиг. 1C, само это распределение 510, переходящее с первого значения на второе значение, приводит к резкому падению 521 давления 520 (P на фиг. 1C) в контуре подачи топлива.

Такое падение давления связано с тем фактом, что при одинаковом расходе потери напора более значительны для первой части устройств впрыска, чем для второй части устройств впрыска. В результате переход с первого значения на второе значение распределения подачи топлива приводит к значительному снижению потерь напора, генерируемых соответствующей линией впрыска, и, следовательно, к уменьшению при одинаковом расходе топлива давления в контуре подачи топлива.

Однако такое падение давления может быть особенно вредным для работы газотурбинного двигателя, когда оно возникает на некоторых фазах работы газотурбинного двигателя, таких как фаза ускорения, проиллюстрированная на фиг. 1A-1C, или при засасывании внешних элементов, таких как птица, дождевая вода/снег и град. Эти различные фазы требуют поддержания давления в контуре подачи топлива.

Действительно, в газотурбинном двигателе высокое давление в контуре подачи топлива также используется для питания гидравлических цилиндров, управляющих подвижными элементами, используемыми при эксплуатации двигателя, например, лопатками статора с изменяемым углом установки или клапанами перепуска компрессора. Следовательно, падение давления в контуре подачи топлива напрямую влияет на силовые возможности гидравлической системы, питающей эти цилиндры, и, следовательно, на способность приводить в движение подвижные элементы, тогда как нагрузки, прикладываемые к подвижным элементам, могут увеличиваться. Поэтому для правильной работы газотурбинного двигателя необходимо обеспечить увеличение размеров гидравлических цилиндров, получающих питание от топливного контура газотурбинного двигателя, чтобы иметь возможность обеспечивать достаточные усилия, но при меньших силовых затратах гидравлической системы из-за падения давления, связанного с изменением распределения подачи топлива.

Таким образом, известные в настоящее время способы управления подачей топлива не адаптированы к фазам изменения распределения топлива, поскольку они могут привести к падению давления в контуре подачи топлива газотурбинного двигателя. Это падение давления, чтобы не нанести ущерба работе газотурбинного двигателя, может потребовать увеличения размеров гидравлических цилиндров, в частности увеличения их диаметра.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанного недостатка за счет создания способа управления подачей топлива в газотурбинный двигатель для обеспечения достаточного давления в контуре подачи топлива во время изменения распределения топлива, без необходимости увеличения размеров гидравлических цилиндров, как в случае известных газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к способу управления впрыском топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, при этом газотурбинный двигатель содержит контур подачи топлива в систему впрыска камеры сгорания, причем упомянутый контур подачи содержит линию предварительного впрыска топлива и линию основного впрыска, между которыми распределяется подача топлива в камеру сгорания,

согласно способу управления переход распределения подачи между линией предварительного впрыска и линией основного впрыска от первого значения распределения ко второму значению распределения выполняется в течение соответствующего периода времени, причем распределение подачи имеет второе значение распределения в конце соответствующего периода времени,

при этом способ управления содержит для перехода распределения подачи от первого значения распределения ко второму значению распределения, для которого распределение топлива в линии предварительного впрыска уменьшается относительно распределения в этой же линии предварительного впрыска для первого значения распределения, следующее этапы:

a) определение по меньшей мере одного минимального значения величины давления, поддерживаемого в контуре питания в течение, по меньшей мере, одной части периода времени,

b) определение, по меньшей мере, одной гидравлической величины в контуре питания,

c) вычисление, исходя из определенной гидравлической величины в контуре подачи, вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего минимальному поддерживаемому значению величины давления, причем вычисленное значение распределения выбирают из диапазона значений, определенных между первым значением распределения и вторым значением распределения, причем указанный диапазон значений включает в себя первое и второе значения распределения,

d) переход распределения подачи топлива на вычисленное значение распределения, по меньшей мере, этапы b) - d) повторяются последовательно в течение всей продолжительности соответствующего периода времени.

При таком способе переключение с первого на второе значение в течение соответствующего периода времени, то есть предварительно заданного периода времени, в течение которого должно происходить переключение с первого на второе значение, выполняется таким образом, чтобы поддерживать минимальное давление в контуре питания. При таком поддерживаемом давлении обеспечивается приведение в действие цилиндров без необходимости увеличения размеров цилиндров, как в случае способов, известных из предшествующего уровня техники.

Вычисление во время этапа c), исходя из определенной гидравлической величины в контуре подачи, вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего минимальному поддерживаемому значению величины давления, при этом вычисленное значение распределения может быть промежуточным между первым значением распределения и вторым значением распределения.

Следует отметить, что минимальное значение величины давления, поддерживаемое в контуре питания в течение, по меньшей мере, одной части периода времени, может быть минимальным значением давления, необходимым для приведения в действие, по меньшей мере, одной части силовых гидравлических приводов газотурбинного двигателя.

Этап c) вычисления рассчитанной величины распределения подачи топлива может включать в себя следующие подэтапы:

- вычисление текущего значения величины давления в контуре питания, исходя из определенной гидравлической величины контура питания и из текущего значения распределения подачи топлива,

- сравнение вычисленного текущего значения величины давления в контуре питания с определенным минимальным поддерживаемым значением величины давления в контуре питания,

- вычисление на основании результата сравнения вычисленной величины распределения подачи топлива, соответствующей минимальному поддерживаемому значению.

Этап c) вычисления вычисленного значения распределения подачи топлива может состоять из этапа вычисления указанного расчетного значения распределения подачи топлива исходя из, по меньшей мере, одной определенной гидравлической величины в контуре подачи топлива и из определенного минимального значения величины давления, поддерживаемого в контуре питания.

Таким образом, с этими двумя альтернативными вариантами этапа c) можно получить быстрое изменение в распределении подачи, при этом гарантируя, что давление в контуре подачи остается достаточным для обеспечения надлежащей работы гидравлических цилиндров.

Величина давления может быть выбрана из значения давления в контуре подачи и значения силы, развиваемой гидроцилиндром, который питается от контура подачи, а гидравлическая величина контура подачи является значением расхода подачи топлива в камеру впрыска.

После последовательного повторения этапов b) - d) этап a) также может повторяться, это выполняется для определения минимального значения величины давления, поддерживаемого в контуре подачи топлива в течение части периода соответствующего периода времени.

Таким образом, система питания способна обеспечивать надлежащую работоспособность в течение всего соответствующего периода времени независимо от изменений конфигурации газотурбинного двигателя.

Изобретение дополнительно относится к контуру подачи топлива газотурбинного двигателя, причем топливный контур включает в себя:

- линию предварительного впрыска топлива для подачи предварительной части системы впрыска в камеру сгорания газотурбинного двигателя,

- линию основного впрыска для подачи основной части системы впрыска камеры сгорания,

- устройство распределения подачи топлива, выполненное с возможностью управления распределением топлива между линией предварительного впрыска и линией основного впрыска,

- блок управления, выполненный с возможностью управлять устройством распределения питания и производить измерение некоторых гидравлических величин контура питания,

блок управления выполнен с возможностью управления устройством распределения таким образом, чтобы обеспечивать переход распределения подачи между линией предварительного впрыска и линией основного впрыска от первого значения распределения ко второму значению распределения в течение соответствующего периода времени, причем распределение подачи имеет второе значение распределения в конце соответствующего периода времени.

Блок управления дополнительно выполнен с возможностью при управлении устройством распределения топлива выполнять переход распределения подачи от первого значения распределения ко второму значению распределения, для которого распределение топлива в линии предварительного впрыска уменьшается относительно этой же линии предварительного впрыска для первого значения распределения, для этого осуществляются следующие этапы:

a) определение по меньшей мере одного минимального значения величины давления, поддерживаемого в контуре питания в течение по меньшей мере одной части соответствующего периода времени,

b) определение по меньшей мере одной гидравлической величины в контуре питания,

c) вычисление, исходя из определенной гидравлической величины в контуре подачи, вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего минимальному поддерживаемому значению величины давления, причем вычисленное значение распределения выбирается из диапазона значений, определенных между первым значением распределения и вторым значением распределения, причем указанный диапазон значений включает в себя первое и второе значения распределения,

d) переход распределения подачи топлива на вычисленное значение распределения подачи,

блок управления дополнительно выполнен с возможностью последовательного повторения этапов b) - d) в течение всей продолжительности соответствующего периода времени.

Такая схема питания позволяет реализовать способ подачи согласно изобретению, таким образом, используя преимущества, связанные с ним.

Блок управления может быть дополнительно выполнен с возможностью, чтобы на этапе c) вычисления из определенной гидравлической величины в контуре подачи топлива вычисленное значение распределения подачи топлива, соответствующее минимальному поддерживаемому значению величины давления, при этом вычисленное значение распределения может быть промежуточным между первым значением распределения и вторым значением распределения.

Блок управления может включать в себя:

- модуль определения минимального давления, выполненный с возможностью определения поддерживаемого минимального значения величины давления в контуре питания в течение, по меньшей мере, одной части соответствующего периода времени,

- вычислительный модуль, выполненный с возможностью вычисления из определенной гидравлической величины в контуре подачи топлива и из текущего значения распределения подачи топлива текущего значения величины давления в контуре подачи,

- модуль сравнения, выполненный с возможностью сравнения вычисленного текущего значения величины давления в контуре подачи топлива с определенным минимальным поддерживаемым значением величины давления в контуре питания, и для вычисления на основе результата сравнения вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего определенному минимальному поддерживаемому значению величины давления в контуре подачи.

Блок управления представляет собой вычислительное устройство газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к газотурбинному двигателю, содержащему камеру впрыска, при этом указанная камера впрыска содержит систему впрыска, причем указанный газотурбинный двигатель дополнительно содержит контур подачи топлива в соответствии с изобретением, который подаёт топливо в систему впрыска.

Такой газотурбинный двигатель обладает преимуществами, связанными с контуром подачи топлива, который он содержит.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет более понятным из нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют неограничивающие примеры и на которых:

на фиг. 1A-1C графически представлено изменение некоторых параметров газотурбинного двигателя и известного контура подачи топлива, которым оборудован указанный газотурбинный двигатель, когда он переходит с малой скорости на высокую скорость, фиг. 1A изображает изменение по времени скорости газотурбинного двигателя и расхода топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания, фиг. 1B изображает изменение по времени распределения подачи топлива между линией предварительного впрыска и основной линией впрыска;

на фиг. 2 схематично показан газотурбинный двигатель летательного аппарата, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, вид в осевом разрезе;

на фиг. 3 схематично показаны элементы, составляющие контур подачи топлива газотурбинного двигателя, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 4 приведена схема блока управления, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 5 приведена схема блока управления, в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 6A и 6B представлено сравнение между переходом в распределении топлива в соответствии с предшествующим уровнем техники и переходом в распределении топлива в соответствии с изобретением с соответственно, на фиг. 6A, изменением по времени в распределении подачи топлива и, на фиг. 6B - в давлении в контуре подачи топлива.

Одинаковые, аналогичные или эквивалентные части, показанные на разных фигурах, обозначены одинаковыми ссылочными позициями, чтобы облегчить переход с одной фигуры на другую.

Различные части, представленные на фигурах, не обязательно показаны в едином масштабе, чтобы сделать фигуры более понятными.

Различные возможности (альтернативы и варианты осуществления) следует понимать как не взаимоисключающие и комбинируемые друг с другом.

Осуществление изобретения

На фиг. 2 показан газотурбинный двигатель, например, турбореактивный двухконтурный двигатель 10 летательного аппарата, обычно включающий в себя вентилятор 12, предназначенный для всасывания воздушного потока F1, разделяемого на выходе из вентилятора на поток F2 первого контура, питающий первый контур турбореактивного двигателя, и поток F3 второго контура, окружающий этот первый контур и теоретически обеспечивающий основную часть тяги.

Первый контур турбореактивного двигателя включает в себя известный компрессор 14 низкого давления, компрессор 16 высокого давления, камеру 18 сгорания, например кольцевого типа, турбину 20 высокого давления и турбину 22 низкого давления. Турбореактивный двигатель закрыт мотогондолой 24, окружающей проточный тракт 26 потока второго контура. Роторы турбореактивного двигателя установлены с возможностью вращения вокруг продольной оси 28 турбореактивного двигателя.

Однако изобретение применимо к любому типу газотурбинного двигателя.

Топливо поступает в камеру 18 сгорания посредством контура 100 подачи топлива, схематично показанного на фиг. 3, и устройств 181 впрыска топлива, обычно называемых форсунками. Каждое из впрыскивающих устройств содержит не показанный на фигуре канал впрыска топлива, который способен распылять топливо в камере сгорания, например, через соответствующие отверстия, не показанные на фигуре, которые расположенных в стенке дна камеры сгорания. Для этого каналы для выпуска топлива прямо или косвенно выходят в камеру 18 сгорания.

Как описано во взаимосвязи с предшествующим уровнем техники, эти устройства 181 впрыска топлива имеют, по меньшей мере, одну первую и одну вторую части, которые не показаны на фигуре, выполненные с возможностью обеспечения подачи топлива в камеру 18 сгорания согласно соответствующему типу подачи. Таким образом, первая часть соответствует типу предварительного источника питания, предназначенного для низкой скорости, а вторая часть соответствует основному типу источника питания, предназначенного для высокой скорости, а также выполненного с возможностью оптимизации скорости горения в камере на этих высоких скоростях, чтобы уменьшить создаваемое загрязнение. Эти первая и вторая части могут:

- или каждая из них состоит из устройств 181 впрыска топлива, предназначенных для соответствующего типа подачи топлива,

- или, согласно предпочтительному варианту изобретения, каждая из них состоит из части каждого устройства 181 впрыска топлива, которая предназначена для соответствующего типа подачи топлива.

Согласно последней возможности каждое устройство 181 впрыска топлива может, например, включать в себя два типа отверстий, к которым осуществляется подача топлива с помощью соответствующего выпускного канала:

- центральное отверстие относительно значительного размера, образующее с соответствующим выпускным каналом первую часть указанного устройства 181 впрыска топлива,

- отверстия, являющиеся периферийными по отношению к центральному отверстию и распределенные вокруг этого же центрального отверстия, причем эти периферийные отверстия образуют с помощью соответствующего выпускного канала вторую часть указанного устройства 181 впрыска топлива.

Независимо от конфигурации этих устройств 181 впрыска топлива распределение подачи топлива каждой части из числа первой и второй частей обеспечивается контуром 100 подачи топлива.

Контур 100 подачи топлива содержит, как показано на фиг. 3:

- систему 110 подачи топлива под давлением, выполненную с возможностью подавать топливо в контур 100 подачи топлива из топлива, подаваемого летательным аппаратом, оснащенным газотурбинным двигателем, и управлять приведением в действие цилиндров 40 газотурбинного двигателя,

- расходомер 120, выполненный с возможностью измерения расхода топлива, проходящего по контуру 100 подачи топлива, причем расход формирует гидравлическую величину контура 100 подачи,

- устройство 130 распределения подачи топлива, выполненное с возможностью управления распределением топлива по первой и второй частям устройств 181 впрыска топлива,

- линию 141 предварительного впрыска, выполненную с возможностью подачи топлива в первую часть устройства 181 впрыска,

- линию 142 основного впрыска, выполненную с возможностью подачи топлива во вторую часть устройств 181 впрыска,

- блок 30 управления, выполненный с возможностью управлять распределительным устройством 130 и производить измерение некоторых гидравлических величин в контуре 100 подачи топлива, в частности расхода топлива в контуре 100 подачи на основании расходомера 120.

Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения гидравлическая величина в контуре 100 подачи может быть расходом топлива в контуре подачи, находящемся выше по потоку относительно устройства 130 распределения подачи. Согласно этой возможности, эта гидравлическая величина в контуре 100 подачи может быть расходом в трубке, питающей цилиндры 40. Такое значение позволяет получить правильную оценку силовых возможностей гидравлической системы указанных цилиндров 40.

Конечно, блок 30 управления также может управлять распределительным устройством 130 и производить измерение гидравлической величины, отличной от расхода топлива, например, давления топлива в контуре 100 подачи, с использованием манометра. В качестве альтернативы, измеренная гидравлическая величина может состоять из распределения топлива между линией предварительного впрыска и линией основного впрыска. Например, если распределительное устройство образовано клапаном, снабженным подвижной заслонкой типа золотникового клапана, положение которого задает распределение, измерение распределения топлива может быть выполнено путем измерения положения золотника. Согласно другой возможности изобретения, это измерение распределения может быть выполнено с использованием двух расходомеров, соответственно расположенных на линии 141 предварительного впрыска и на линии 142 основного впрыска.

Линия 141 предварительного впрыска выполнена с возможностью подачи топлива в первую часть устройств 181 впрыска, а линия 142 основного впрыска выполнена с возможностью подачи топлива во вторую часть устройств 181 впрыска. Также следует отметить, что устройство 130 распределения подачи выполнено с возможностью управления распределением топлива между линией 141 предварительного впрыска и линией 142 основного впрыска.

В соответствии с предпочтительной конфигурацией изобретения, блок 30 управления образован вычислительным устройством газотурбинного двигателя. В качестве альтернативы блок 30 управления может быть образован электроникой, предназначенной исключительно для управления контуром 100 подачи топлива.

В оставшейся части этого документа для упрощения изложения переход распределения подачи между линией 141 предварительного впрыска и линией 142 основного впрыска от первого значения распределения ко второму значению распределения, для которого распределение топлива линии 141 предварительного впрыска во втором значении уменьшается по сравнению с этой же линией 141 предварительного впрыска для первого значения распределения, назван «переходом уменьшения предварительного распределения».

На фиг. 4 показана схема блока 30 управления. Соответственно, блок 30 управления включает в себя:

- модуль 310 регулирования установившейся фазы, выполненный с возможностью управления различными элементами контура 100 подачи топлива, кроме переходных фаз уменьшения предварительного распределения, причем этот модуль 310 регулирования установившейся фазы выполнен с возможностью обеспечения управления распределением подачи топлива между линией 141 предварительного впрыска и линией 142 основного впрыска, при этом он аналогичен модулям, известным из уровня техники,

- модуль 320 для определения минимального давления, которое должно поддерживаться в отношении величины давления в контуре подачи топлива, такого как давление в контуре 100 подачи топлива, во время переходной фазы уменьшения предварительного распределения на основании конфигурации газотурбинного двигателя, при этом упомянутая конфигурация, в частности, включает в себя информацию о том, на каком режиме работает газотурбинный двигатель 402, информацию 403 о положении цилиндров 40 и управляющую информацию 404 для перемещения цилиндров 40, причем указанное минимальное давление, которое необходимо поддерживать, формирует минимальное поддерживаемое значение,

- модуль 330 вычисления, выполненный с возможностью вычисления на основании гидравлической величины контура 100 подачи топлива и на основании текущего значения распределения подачи топлива, текущего значения величины давления контура 100 подачи,

- модуль 340 сравнения, выполненный с возможностью сравнивать определенное значение величины давления в контуре 100 подачи топлива и вычисленное текущее значение величины давления в контуре 100 подачи, и вычислять, исходя из результата сравнения, вычисленное значение распределения подачи топлива, соответствующее минимальному поддерживаемому значению,

- систему 350 выбора, выполненную с возможностью, по меньшей мере, на основании одного значения 411 состояния характеристики газотурбинного двигателя перехода с уменьшением распределения, выбирать управляющее значение распределения подачи топлива среди того значения, которое предоставляется модулем 310 регулирования установившейся фазы, и значения, вычисленного с помощью модуля 340 сравнения.

Каждый из модулей 310, 320, 330, 340 снабжен либо специальной схемой блока 30 управления, либо программным модулем, установленным на упомянутом блоке 30 управления.

Согласно возможности изобретения, величина давления в контуре 100 подачи топлива может быть величиной давления в контуре подачи топлива, а также значением силы, создаваемой цилиндром 40, питаемым контуром 100 подачи.

Следует отметить, что значение 411 состояния является характеристической величиной состояния, соответствующего переходу с уменьшением предварительного распределения. В соответствии с традиционной конфигурацией, значение состояния может принимать значение 1 (или 0) в течение всей продолжительности перехода с уменьшением предварительного распределения и значение 0 (или 1) вне этого перехода. В соответствии с другой возможностью, это значение 411 состояния может включать в себя множество состояний, соответствующих состояниям газотурбинного двигателя 18, для которых выполняется переход с уменьшением предварительного распределения, и, по меньшей мере, одно состояние, для которого газотурбинный двигатель 18 находится за пределами перехода с уменьшением предварительного распределения.

Что касается модуля 320 определения минимального давления, это определение может быть выполнено в зависимости от режима работы газотурбинного двигателя и эмпирически, в этом случае значения величины давления экспериментально определяется в ходе предшествующих заводских экспериментов. В качестве альтернативы, это определение может быть выполнено:

- на основании моделирования в заводских условиях для определения законов, относящихся к значениям минимальной величины давления во время перехода с уменьшением предварительного распределения,

- на основании значений, которые рассматриваются как безопасные значения, причем последние являются завышенными, чтобы обеспечить контроль цилиндров независимо от усилий, приложенных к цилиндрам.

Вычислительный модуль 330 сконфигурирован для вычисления текущего значения величины давления в контуре 100 подачи, например, на основе модели для непрерывного определения уровня давления исходя из расхода топлива и из значения распределения подачи между линией 141 предварительного впрыска и линией 142 основного впрыска.

При такой конфигурации блок 30 управления выполнен с возможностью управления устройством 130 распределения подачи топлива, чтобы обеспечить переход распределения подачи между линией 141 предварительного впрыска и линией 142 основного впрыска от первого значения распределения ко второму значению распределения за соответствующий период времени, при этом распределение подачи имеет второе значение распределения в конце соответствующего периода времени.

Кроме того, блок 30 управления выполнен с возможностью, во время перехода с уменьшением предварительного распределения, осуществлять следующие этапы:

a) определение, по меньшей мере, одного минимального значения величины давления в контуре 100 подачи, поддерживаемого в течение по меньшей мере части соответствующего периода времени tt,

b) определение, по меньшей мере, одной гидравлической величины в контуре 100 подачи, причем указанной гидравлической величиной является, например, расход топлива в контуре 100 подачи,

c) исходя, по меньшей мере, из одной гидравлической величины в контуре 100 подачи определение вычисленного значения распределения подачи, соответствующего минимальному поддерживаемому значению величины давления, причем вычисленное значение распределения выбирается из диапазона значений, определенных между первым значением распределения и вторым значением распределения, причем указанный диапазон значений включает в себя первое и второе значения распределения,

d) переход распределения подачи топлива на вычисленное значение распределения подачи.

Блок 30 управления дополнительно выполнен с возможностью последовательного повторения этапов b) - d) в течение всей продолжительности соответствующего периода времени.

Другими словами, и в соответствии с изобретением, при такой конфигурации контура 100 подачи топлива блок 30 управления предназначен для осуществления способа подачи топлива в газотурбинный двигатель, включающего, во время перехода с уменьшением предварительного распределения, следующие этапы:

a) определение, по меньшей мере, одного минимального значения величины давления, поддерживаемого в контуре питания в течение по меньшей мере одной части периода времени,

b) определение, по меньшей мере, одной гидравлической величины в контуре подачи топлива,

c) вычисление, исходя из определенной гидравлической величины в контуре 100 подачи топлива, вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего минимальному поддерживаемому значению величины давления, причем вычисленное значение распределения выбирается из диапазона значений, определенных между первым значением распределения и вторым значением распределения, причем указанный диапазон значений включает в себя первое и второе значения распределения,

d) переход распределения подачи топлива на вычисленное значение распределения, этапы b) - d) повторяются последовательно в течение всей продолжительности соответствующего периода времени.

Следует отметить, что, в качестве альтернативы, на этапе c) вычисления из определенной гидравлической величины контура 100 подачи топлива вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего минимальному поддерживаемому значению, вычисленное значение распределения может быть промежуточным между первым значением распределения и вторым значением распределения.

Также следует отметить, что минимальное поддерживаемое значение величины давления в контуре питания, может являться минимальным значением давления, необходимым для приведения в действие, по меньшей мере, одной части гидравлических приводов газотурбинного двигателя, то есть цилиндров 40.

Согласно этому первому варианту осуществления изобретения, этап c) определения вычисленной величины распределения подачи топлива включает в себя следующие подэтапы, на которых:

- вычисляют текущее значение величины давления в контуре подачи топлива исходя из определенной гидравлической величины в контуре подачи и из текущего значения распределения подачи топлива,

- сравнивают вычисленное текущее значение величины давления в контуре подачи топлива с определенным минимальным поддерживаемым значением величины давления в контуре подачи топлива,

- вычисляют на основе результата сравнения вычисленной величины распределения подачи топлива, соответствующей минимальному поддерживаемому значению.

Согласно одной возможности изобретения также предполагается, что при последовательном повторении этапов b) - d) этап a) также повторяется. Согласно этой возможности, этап a) предназначен для определения минимального поддерживаемого значения величины давления в контуре подачи топлива в течение заданной части периода времени.

На фиг. 4 показана схема блока 30 управления контура 100 подачи топлива в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Контур 100 подачи топлива согласно этому второму варианту осуществления, отличается от контура 100 подачи топлива согласно первому варианту осуществления тем, что вместо модуля 330 вычисления и модуля сравнения блок управления имеет модуль 335 прямого вычисления.

Модуль 335 прямого вычисления выполнен с возможностью рассчитывать вычисленное значение распределения подачи топлива исходя из, по меньшей мере, одной определенной гидравлической величины в контуре подачи топлива и из определенного минимального поддерживаемого значения величины давления в контуре подачи топлива.

Согласно этому второму варианту осуществления изобретения, система 350 выбора выполнена с возможностью выбирать, по меньшей мере, из одного значения 411 характеристики состояния газотурбинного двигателя при переходе с уменьшением распределения управляющего значения распределения подачи из того значения, которое предоставляется модулем регулирования установившейся фазы 310 и значения, вычисленного модулем 335 прямого вычисления.

Расчёт вычисленного значения распределения в отношении распределения подачи топлива может быть выполнен на основе уравнения, прямо или косвенно выведенного из уравнения (1).

Таким образом, согласно этому второму варианту осуществления изобретения, способ управления подачей топлива отличается от способа управления подачей топлива в соответствии с первым вариантом осуществления тем, что этап c) определения вычисленной величины распределения подачи топлива состоит из: этапа вычисления указанного вычисленного значения распределения подачи топлива исходя из, по меньшей мере, одной определенной гидравлической величины в контуре подачи топлива и из определенного минимального поддерживаемого значения величины давления в контуре подачи.

Независимо от того, соответствует ли контур 100 подачи топлива первому варианту осуществления или второму варианту осуществления, такой контур 100 подачи предназначен для обеспечения во время перехода с уменьшением предварительного распределения, как показано на фиг. 6A и 6B, давления в контуре подачи топлива, сопоставимого с требованиями к давлению для перемещения цилиндров 40.

Действительно, фиг. 6A и 6B показано такое сравнение с, на фиг. 6A, изменением по времени распределения подачи 531, 532 топлива и, на фиг. 6B, давления 541, 542 в контуре 100 подачи топлива. На фиг. 6B также пунктирными линиями показан результат определения минимально необходимого значения 543 давления в контуре 100 подачи топлива во время перехода с уменьшением предварительного распределения.

Следует отметить, что такое необходимое минимальное значение 543 может отличаться от минимального поддерживаемого значения согласно изобретению, поскольку согласно изобретению, минимальное поддерживаемое значение может соответствовать минимальному необходимому значению, к которому добавляется резервное давления.

На фиг. 6В видно, что при таком способе, известном из предшествующего уровня техники, в котором переход подачи топлива между линией 141 предварительного впрыска и линией 142 основного впрыска происходит скачком, как проиллюстрировано на фиг. 6А, этот переход приводит к резкому падению давления в контуре 100 подачи топлива, и это давление становится ниже необходимого минимального значения давления. Поэтому перемещения цилиндров 40 частично включены в него. После этого резкого падения давления увеличение расхода топлива в контуре 100 подачи приводит к увеличению давления и, после относительно значительного периода времени, позволяет достичь минимального необходимого значения. Однако можно видеть, что в способе, известном из предшествующего уровня техники, давление в контуре 100 питания остается ниже минимально необходимого значения давления в течение относительно значительного периода времени.

В рамках объёма защиты настоящего изобретения, благодаря осуществлению способа согласно изобретению, можно видеть, что падение в распределении подачи приводит к постепенному снижению подачи топлива в линии предварительного распределения, которая предназначена для поддержания значения давления на минимальном поддерживаемом значении давления. Это постепенное падение напрямую связано с увеличением расхода топлива в контуре 100 подачи. Таким образом, после стабилизации расхода топлива распределение 532 подачи топлива также устанавливается за счет осуществления способа. Следует отметить, что в соответствии с принципом изобретения, в конце периода времени tt распределение 532 питания возвращается ко второму значению.

Следует отметить, что если такой способ особенно предпочтителен в случае перехода с уменьшением предварительного распределения, связанного с ускорением в газотурбинном двигателе 10, то есть во время переключения с низкой скорости на высокую скорость, он также предпочтителен во время других фаз работы газотурбинного двигателя. В частности, будут упомянуты следующие случаи:

- засасывание внешних элементов, таких как птица, дождевая вода/снег и град, переключение подачи топлива газотурбинного двигателя при таком засасывании на так называемую скорость «обогащенной» смеси,

- во время вращающегося срыва.

Таким образом, контур подачи топлива согласно изобретению и связанный с ним способ обеспечивают подачу, независимо от фазы работы газотурбинного двигателя 10, требующей перехода с уменьшением предварительного распределения, давления, необходимого для цилиндров 40, чтобы обеспечивать реакционное усилие, необходимое для управления перемещением этих цилиндров 40.

Группа изобретений относится к способу управления подачей топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, контуру подачи топлива и газотурбинному двигателю. Способ управления впрыском топлива газотурбинного двигателя осуществляется с использованием контура (100) подачи топлива. При этом контур (100) подачи топлива содержит линию (141) предварительного впрыска и линию (142) основного впрыска. Во время перехода распределения подачи между линией (141) предварительного впрыска и линией (142) основного впрыска способ включает в себя следующие этапы: а) определение по меньшей мере минимального значения, которое должно поддерживаться в отношении значения давления; b) определение по меньшей мере одной гидравлического величины контура подачи топлива; c) на основе определенной гидравлической величины в контуре подачи топлива рассчитывается вычисленное значение распределения подачи топлива, соответствующее минимальному значению, которое необходимо поддерживать; и переключается распределение подачи топлива на вычисленное значение распределения подачи топлива. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ управления впрыском топлива в камеру (18) сгорания газотурбинного двигателя (10), при этом газотурбинный двигатель (10) содержит контур (100) подачи топлива в систему впрыска камеры (18) сгорания, причем указанный контур (100) подачи топлива содержит линию (141) предварительного впрыска и линию (142) основного впрыска, между которыми распределена подача топлива в камеру (18) сгорания,

способ управления, в котором переход распределения подачи топлива между линией (141) предварительного впрыска и линией (142) основного впрыска от первого значения распределения ко второму значению распределения осуществляется за соответствующий период времени (tt), при этом в конце соответствующего периода времени (tt) распределение подачи имеет второе значение распределения,

способ управления, содержащий, для перехода распределения подачи от первого значения распределения ко второму значению распределения, для которого распределение топлива из линии (141) предварительного впрыска уменьшается относительно распределения этой же линии (141) предварительного впрыска для первого значения распределения, следующие этапы:

a) определение по меньшей мере одного минимального значения величины давления в контуре (100) подачи топлива, поддерживаемого в течение по меньшей мере одной части периода времени,

b) определение по меньшей мере одной гидравлической величины контура (100) подачи топлива,

c) вычисление, исходя из определенной гидравлической величины в контуре (100) подачи топлива, вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего минимальному поддерживаемому значению величины давления, при этом вычисленное значение распределения выбирается из диапазона значений, определенных между первым значением распределения и вторым значением распределения, причем указанный диапазон значений включает в себя первое и второе значения распределения,

d) переход распределения подачи топлива на вычисленное значение распределения,

по меньшей мере этапы b) - d) повторяются последовательно в течение всей продолжительности соответствующего периода времени (tt).

2. Способ управления впрыском топлива по п. 1, в котором на этапе c) вычисляют, исходя из определенной гидравлической величины в контуре (100) подачи топлива, вычисленное значение распределения подачи топлива, соответствующего минимальному поддерживаемому значению величины давления, при этом вычисленное значение распределения является промежуточным между первым значением распределения и вторым значением распределения.

3. Способ управления впрыском топлива по п. 1 или 2, в котором этап c) вычисления вычисленного значения распределения подачи топлива включает в себя следующие подэтапы:

- вычисление текущего значения величины давления в контуре (100) подачи, исходя из определенной гидравлической величины контура (100) подачи топлива и из текущего значения распределения подачи топлива,

- сравнение вычисленного текущего значения величины давления в контуре подачи топлива с определенным минимальным поддерживаемым значением величины давления в контуре подачи топлива,

- вычисление, исходя из результата сравнения, вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего минимальному поддерживаемому значению.

4. Способ управления впрыском по п. 1 или 2, в котором этап c) вычисления вычисленного значения распределения подачи топлива состоит из этапа вычисления указанного вычисленного значения распределения подачи топлива, исходя из по меньшей мере одной определенной гидравлической величины контура подачи топлива и из определенного минимального поддерживаемого значения величины давления в контуре подачи.

5. Способ управления впрыском топлива по любому из пп. 1-4, в котором величина давления выбирается из значения давления в контуре подачи топлива и значения силы, создаваемой цилиндром, питаемым контуром подачи, при этом гидравлическая величина контура подачи является значением расхода топлива в камере (18) впрыска.

6. Способ управления впрыском топлива по любому из пп. 1-5, в котором при последовательном повторении этапов b) - d) этап a) также повторяется, причем он предназначен для определения минимального поддерживаемого значения величины давления в контуре подачи топлива за долю периода соответствующего периода времени (tt).

7. Контур (100) подачи топлива в газотурбинный двигатель, при этом контур содержит:

- линию (141) предварительного впрыска, выполненную с возможностью подачи топлива в предварительную часть системы впрыска камеры сгорания газотурбинного двигателя,

- линию (142) основного впрыска, выполненную с возможностью подачи топлива в основную часть системы впрыска камеры сгорания,

- устройство (130) распределения подачи топлива, выполненное с возможностью управления распределением топлива между линией (141) предварительного впрыска и линией (142) основного впрыска,

- блок (30) управления, выполненный с возможностью управлять устройством (130) распределения подачи топлива и производить измерение некоторых гидравлических величин контура (100) подачи топлива,

блок (30) управления, выполненный с возможностью управления устройством (130) распределения таким образом, чтобы обеспечивать переход распределения подачи между линией (141) предварительного впрыска и линией (142) основного впрыска от первого значения распределения ко второму значению распределения за соответствующий период времени (tt), причем в конце соответствующего периода времени распределение подачи топлива имеет второе значение распределения,

отличающийся тем, что блок (30) управления дополнительно выполнен с возможностью при управлении устройством (130) распределения топлива выполнять переход распределения подачи от первого значения распределения во второе значение распределения, при котором распределение топлива в линии (141) предварительного впрыска уменьшено относительно распределения в этой же линии (141) предварительного впрыска для первого значения распределения, при этом осуществляются следующие этапы:

a) определение по меньшей мере одного минимального значения величины давления в контуре (100) подачи топлива, поддерживаемого в течение по меньшей мере одной части соответствующего периода времени (tt),

b) определение по меньшей мере одной гидравлической величины контура (100) подачи топлива,

c) вычисление, исходя из определенной гидравлической величины в контуре (100) подачи топлива, вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего минимальному поддерживаемому значению величины давления, причем вычисленное значение распределения выбирается из диапазона значений, определенных между первым значением распределения и вторым значением распределения, при этом указанный диапазон значений включает в себя первое и второе значения распределения,

d) переход распределения подачи топлива на вычисленное значение распределения подачи,

при этом блок (30) управления дополнительно выполнен с возможностью последовательного повторения этапов b) - d) в течение всей продолжительности соответствующего периода времени (tt).

8. Контур (100) подачи топлива по п. 7, в котором блок (30) управления дополнительно выполнен с возможностью, на этапе c), вычисления, исходя из определенной гидравлической величины контура (100) подачи топлива, вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего минимальному поддерживаемому значению величины давления, при этом вычисленное значение распределения может быть промежуточным между первым значением распределения и вторым значением распределения.

9. Контур (100) подачи топлива по п. 7 или 8, в котором блок (30) управления содержит:

- модуль (320) определения минимального давления, выполненный с возможностью определения минимального значения величины давления в контуре (100) подачи топлива, поддерживаемого в течение по меньшей мере одной части соответствующего периода времени (tt),

- вычислительный модуль (330), выполненный с возможностью вычислять текущее значение величины давления в контуре (100) подачи, исходя из определенной гидравлической величины в контуре (100) подачи топлива и из текущего значения распределения подачи топлива,

- модуль (340) сравнения, выполненный с возможностью сравнивать вычисленное текущее значение величины давления в контуре (100) подачи топлива с определенным минимальным поддерживаемым значением величины давления в контуре (100) подачи топлива и с возможностью вычисления, исходя из результата сравнения, вычисленного значения распределения подачи топлива, соответствующего определенному минимальному поддерживаемому значению величины давления в контуре (100) подачи топлива.

10. Контур (100) подачи топлива по п. 7 или 8, в котором блок (30) управления содержит:

- модуль (320) определения минимального давления, выполненный с возможностью определения минимального значения величины давления в контуре (100) подачи топлива, поддерживаемого в течение по меньшей мере одной части соответствующего периода времени (tt),

- модуль (335) прямого вычисления, выполненный с возможностью расчёта вычисленного значения распределения подачи топлива исходя из по меньшей мере одной определенной гидравлической величины в контуре (100) подачи топлива и из определенного минимального поддерживаемого значения величины давления в контуре (100) подачи топлива.

11. Контур (100) подачи топлива по любому из пп. 7-10, в котором блок (30) управления является вычислительным устройством газотурбинного двигателя.

12. Газотурбинный двигатель (10), содержащий камеру (18) впрыска, содержащую систему впрыска, отличающийся тем, что он дополнительно содержит контур (100) подачи топлива по любому из пп. 7-11, питающий систему впрыска топливом.