本發(fā)明涉及一種預(yù)熱流體的裝置和使用該裝置的方法。

本發(fā)明更具體地適用于飛機發(fā)動機，也就是說涉及兩個飛機發(fā)動機(渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機)，并且涉及直升飛機渦輪發(fā)動機以及無推進動力發(fā)電機。

更具體地，輔助動力單元(APU)指定一種輔助單元(通常渦輪發(fā)電機)，其用于在飛機上產(chǎn)生能源(電、氣動壓力)以在地面上供給多種機載系統(tǒng)，當(dāng)停止用于推進飛機的發(fā)動機以節(jié)省燃油或啟動該推進發(fā)動機時?？稍陲w行中使用或不使用該APU。對于飛機，APU通常被定位在飛機后部，在尾錐中，并且包括燃燒室中的燃油噴射器。

背景技術(shù)：

當(dāng)很冷時，也就是說經(jīng)過長期固定不動后或?qū)τ诘孛嫔匣蚋吆０翁幒芾涞氖彝鉁囟?，啟動輔助動力單元必須能夠進行。

為了正確地實現(xiàn)燃燒室中燃油燃燒的點火，有必要以合適比例計量被噴射的燃油。這是因為對應(yīng)于燃油百分?jǐn)?shù)的燃油流速與空氣流速的比值必須合適。過低的燃油百分?jǐn)?shù)并不能夠使燃燒室點火，而過度百分比會導(dǎo)致過度大地增加燃燒室的溫度，其可影響輔助動力單元的正確功能。

還應(yīng)該指出的是，在寒冷條件下燃油的高粘度降低了通過噴射器霧化的燃油霧化質(zhì)量，并且降低了點火性能。

為了便于燃燒室的點火，預(yù)先構(gòu)造規(guī)范根據(jù)環(huán)境溫度和/或燃油溫度調(diào)節(jié)噴射到燃燒室內(nèi)的燃油流速的法則從而是已知的。也根據(jù)用于分配燃油的組分確定這些法則。然而，這些法則在工廠確定并且不考慮運行中發(fā)動機的實際參數(shù)，諸如APU發(fā)動機的主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，飛機的外部溫度或高度，并且因此所噴射的燃油流速從來都不是最佳的。

此外，提高計量的控制證明很棘手(tricky)并且實施起來很昂貴。最后，當(dāng)前的技術(shù)解決方案都不可以在啟動時預(yù)熱燃油，這可能減少燃油的粘度，并且從而會限制對燃油計量的影響。

圖1示出了APU中燃油回路10的一部分，該回路10包括一個由連接到齒輪泵16電動馬達14形成的燃油計量泵12。電動泵14由與燃油回路20的一部分接觸布置的電子功率模塊18控制，以形成熱交換器。

回路10還包括一個在第一位置和第二位置之間能夠移動的閥22。在其第一位置中，閥22防止燃油流到燃油噴射器24并允許燃油在旁通管26中再循環(huán)，該旁通管26的下游端出現(xiàn)在齒輪泵16的上游和燃油過濾器28的下游。在其第二位置中，閥22允許燃油流到噴射器24并阻礙燃油在旁通管26中的流動。

當(dāng)閥22在其第一位置時，通過例如在空轉(zhuǎn)時起作用的泵12，使用旁通管26可以形成一種燃油的永久封閉的循環(huán)回路。在該位置中，出現(xiàn)在燃油回路10的循環(huán)中的燃油通過由電子功率模塊18所產(chǎn)生的熱量在熱交換器中加熱。

然而，如先前所指出的，燃油的加熱證明不足并且該結(jié)果是燃油計量的先前公開的困難，以及因此燃油室內(nèi)燃油的燃燒點火。不建議添加一種特別地被提供用于預(yù)熱燃油的燃油加熱組分，因為這導(dǎo)致質(zhì)量的增加，致使飛機的燃油消耗增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

特別地，本發(fā)明的目的是對這些問題提供一種簡單、經(jīng)濟和有效的解決方案，其可以至少部分地避免上述缺點。

為此，它涉及一種預(yù)熱用于供給設(shè)備部件的流體的裝置，包括流體回路，所述流體回路包括由電子功率模塊控制的電動泵，能夠在所述電子功率模塊和所述回路中流體之間熱交換的熱交換器，連接所述熱交換器和所述電動泵的下游側(cè)到所述熱交換器和所述電動泵的上游側(cè)的旁通管，能夠采用第一位置和第二位置的閥，在所述第一位置中所述閥防止流體循環(huán)到設(shè)備部件并允許流體在所述旁通管中循環(huán)，在所述第二位置中所述閥允許流體在所述設(shè)備中循環(huán)并防止流體在所述旁通管中循環(huán)，所述裝置進一步包括用于在所述泵的進口和出口之間增加壓差的設(shè)備，這些設(shè)備布置在所述旁通管中。

根據(jù)本發(fā)明，結(jié)合是增加壓差的設(shè)備可以提高由所述電動泵消耗的功率，并且當(dāng)所述閥處于其第一位置中時，因此提高了在回路中循環(huán)的燃油溫度上升。

當(dāng)所述閥移動到其第二位置時，所述燃油因此被充足地預(yù)熱以供給噴射器，并允許沒有困難地對燃燒室點火。僅當(dāng)所述閥在其第一位置中時，這些提高壓力的設(shè)備有利地是活性的，從而當(dāng)所述泵處于其第二位置中時，不影響供給設(shè)備的燃油流速。

因此，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，啟動APU的燃燒室因此可用熱燃油進行，其粘度能夠以對于供給噴射器和對于良好霧化最佳的方式計量。

理想地，確定循環(huán)的燃油體積，以對應(yīng)于實現(xiàn)啟動APU所需的燃油體積。

在燃油點火階段后，先前預(yù)熱的體積被耗盡并且燃燒室內(nèi)供給有從油箱流出的冷燃油，由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制了APU的發(fā)動機，該冷燃油不再引起任何特定困難，也就是說，它根據(jù)發(fā)動機的運行參數(shù)不斷地調(diào)節(jié)燃燒室中被霧化的燃油量，因此后者達到名義運行速度。

根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述閥布置在所述熱交換器和泵的下游。

優(yōu)選地，所述熱交換器布置在所述流體泵的下游和所述閥的上游。

在本發(fā)明的一個實際實施例中，所述閥是一種具有能夠平移的卷軸類型的三通閥，或在所述第一和第二位置之間的電磁閥。

根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述增加壓差的設(shè)備結(jié)合在所述閥中。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述增加壓差的設(shè)備結(jié)合在所述閥中。

在發(fā)明的一個實施例中，所述增加壓差的設(shè)備包括一個具有減小橫截面的區(qū)域。

在本發(fā)明的另一實施例中，所述增加壓差的設(shè)備包括一個以在預(yù)定閾值壓力下打開的瓣閥。

過濾器可被布置在所述旁通管的下游端以及所述電動泵的上游。

當(dāng)所述流體是燃油并且所述設(shè)備是一個在燃燒室供給燃油到噴射器的歧管時，根據(jù)本發(fā)明的裝置特別地有利。

本發(fā)明還涉及一種包括如上所述的預(yù)熱裝置的飛機發(fā)動機。

本發(fā)明還涉及一種啟動飛機發(fā)動機的方法，所述發(fā)動機包括流體回路，所述流體回路包括由電子功率模塊控制的電動泵，能夠在所述電子功率模塊和所述回路中流體之間熱交換的熱交換器，連接所述熱交換器和所述電動泵的下游側(cè)到所述熱交換器和所述電動泵的上游側(cè)的旁通管，以及能夠采用第一位置和第二位置的閥，在所述第一位置中所述閥防止流體循環(huán)到設(shè)備部件并允許流體在所述旁通管中循環(huán)，在所述第二位置中所述閥允許流體在所述設(shè)備中流動并防止流體在所述旁通管中流動，所述方法包括當(dāng)所述閥處于其第一位置時，預(yù)熱所述旁通管中燃料的相位。

特別是，所述啟動方法包括對于流體達到預(yù)定溫度所需的時間保持所述閥在其第一位置，然后將所述閥定位在第二位置以允許流體流到所述設(shè)備。

附圖說明

從參考附圖閱讀經(jīng)由非限制性示例給出的以下描述，將更好地理解本發(fā)明，并且本發(fā)明的其它細節(jié)、優(yōu)點和特征將會出現(xiàn)，其中：

—圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)并且已經(jīng)描述的燃油回路的示意圖；

—圖2是圖1中虛線分隔的區(qū)域的更大比例的示意圖；

—圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的燃油回路的示意圖，閥處于第一位置；

—圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的燃油回路的示意圖，閥處于第二位置；

—圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的燃油回路的示意圖；

—圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的燃油回路的示意圖；

—圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的燃油回路的示意圖。

具體實施方式

首先參考圖3，示出了一種根據(jù)本發(fā)明的燃油預(yù)熱裝置，相同的附圖標(biāo)記指定與參考圖1和圖2所描述的相似或相同的元件。

根據(jù)本發(fā)明的裝置30包括用于增加壓差的設(shè)備32。在圖3到5中的實施例中，這些設(shè)備由一個具有與旁通管27的其余部分相比減小的橫截面的區(qū)域32形成。

在操作中，當(dāng)閥22處于其第一位置時(圖3)，泵12被控制并且由功率模塊20供給有電能。由電動馬達14和電子功率模塊18消耗的能量通過形成熱交換器的回路的部分20傳遞給燃油。

具有減小橫截面32的區(qū)域可形成在泵12的上游側(cè)和下游側(cè)之間提供壓差增量的壓降，其增加了由泵所消耗的壓力并且導(dǎo)致燃油溫度的增加。

因此，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)閥22處于其第一位置時，與不具有減小橫截面的區(qū)域的系統(tǒng)相比，結(jié)合具有減小橫截面32的區(qū)域使得可更快速地提高回路中循環(huán)的燃油的溫度。

當(dāng)操作者希望實現(xiàn)燃燒室的點火時，閥22移動到其第二位置(圖4)，并且所加熱的燃油因此沿燃油噴射器的方向流動，這保證了較低的燃油粘度，并促進供給燃燒室的燃油的計量和霧化。

在燃燒室點火后，提前預(yù)熱的燃油量被耗盡，燃燒室被供給來自飛機油箱的冷燃油。供給燃燒室不再造成任何困難，由于燃燒室被點火，調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制了發(fā)動機，也就是說，它根據(jù)發(fā)動機的參數(shù)不斷地調(diào)節(jié)燃燒室中的燃油量，使得引擎達到其額定運轉(zhuǎn)速度(閉環(huán)控制系統(tǒng))。

為了提高供給燃燒室的熱燃油量，過濾器28被定位，因此旁通管27的下游端出現(xiàn)在過濾器28的上游。

在圖5所描述裝置的第二實施例中，具有減小的橫截面32的區(qū)域結(jié)合在閥34中。實際上，閥34可以是包括供給旁通管27的第一通道36和供給噴射器24的第二通道38的類型。具有減小的橫截面32的該區(qū)域因此可結(jié)合在第一通道36中。

在圖6所描述的裝置39的第三實施例中，用于增加壓差的設(shè)備包括一個具有安裝在旁通管27上的彈簧的瓣閥40，從而當(dāng)壓力高于一閾值壓力時使燃油可流動，以及當(dāng)壓力低于該閾值壓力時防止燃油流動。

在圖7所示的裝置42的第四實施例中，電動泵44不提供燃油的計量，燃油的計量由一個被定位在旁通管27的上游端和燃油噴射器24之間的獨立計量部件46提供，如伺服閥。

在這個實施例中，閥48布置在旁通管27中，在具有減小的橫截面32的區(qū)域和旁通管27的上游端之間。

實際上，計量組件46可以是一種能夠完全地封閉以防止燃油流到噴射器24的可變開閥。

在該構(gòu)造中，保證了燃油在旁通管27中的再循環(huán)以對其加熱。

當(dāng)?shù)谝婚y48防止燃油在旁通管27中循環(huán)時，部件46然后允許燃油流動到噴射器24。

本發(fā)明因此對于輔助動力單元的情況特別有利，當(dāng)然，其同樣適用于任何類型的渦輪噴氣發(fā)動機或需要在燃油很冷的環(huán)境中啟動的渦輪發(fā)動機。