[發明專利]一種輕型無人機發動機智能控制系統及其實現方法

在審

• 申請號: 201911340049.0
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111042933A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 閆方超;黎堯才
• 申請（專利權）人: 天津布爾科技有限公司
• 主分類號: F02D29/02
• 分類號: F02D29/02
• 代理公司: 哈爾濱市邦杰專利代理事務所(普通合伙) 23212
• 代理人: 馬長嬌

1.一種輕型無人機發動機智能控制系統，其組成包括:發動機控制器，其特征是: 所述的發動機控制器連接飛行控制系統，所述的發動機控制器連接環境溫度傳感器、大氣壓力傳感器、進氣溫度傳感器、進氣歧管壓力傳感器，所述的發動機控制器連接點火系統和油泵，所述的點火系統連接活塞發動機，所述的活塞發動機連接噴油器、節氣門位置傳感器、風門舵機、集成式節氣門閥體總成，所述的噴油器、所述的節氣門位置傳感器、所述的風門舵機連接所述的發動機控制器，所述的活塞發動機連接缸頭溫度傳感器、霍爾傳感器，所述的缸頭溫度傳感器、所述的霍爾傳感器接所述的發動機控制器。

2.根據權利要求1所述的一種輕型無人機發動機智能控制系統，其特征是: 所述的發動機控制器由MCU、電源單元、時鐘單元、復位單元、調試單元、模擬信號處理單元、數字信號處理單元、執行機構驅動單元構成，其中MCU、電源單元、時鐘單元、復位單元、調試單元構成發動機控制器的最小系統，模擬信號處理單元對環境感知單元和發動機狀態反饋單元中的傳感器信號進行放大、整形調理；數字信號處理單元對發動機狀態反饋單元中的轉速信息進行處理。

3.根據權利要求2所述的一種輕型無人機發動機智能控制系統，其特征是: 所述的環境感知單元包括環境溫度傳感器，大氣壓力傳感器，進氣溫度傳感器、進氣歧管壓力傳感器；通過環境溫度傳感器，大氣壓力傳感器，進氣溫度傳感器、進氣歧管壓力傳感器獲得環境溫度、大氣壓力、進氣溫度、進氣歧管壓力，將這些信息傳遞給發動機控制器，作為控制器計算噴油量和進氣量的輸入量，使燃油量和進氣量實時調整。

4.根據權利要求2所述的一種輕型無人機發動機智能控制系統，其特征是: 所述的發動機狀態反饋單元包括缸頭溫度傳感器、霍爾傳感器；通過缸頭溫度傳感器獲得發動機的溫度，通過霍爾傳感器獲得發動機轉速，將這些信息傳遞給發動機控制器，作為控制器計算噴油量和進氣量的輸入量。

5.根據權利要求1所述的一種輕型無人機發動機智能控制系統，其特征是: 所述的集成式節氣門閥體總成包括節氣門閥體、節氣門位置傳感器、風門控制舵機、噴油器，將這些部件集成在節氣門閥體上，使得噴油量和進氣量的執行機構變得體積小、重量輕；節氣門位置傳感器將節氣門位置信息傳遞給發動機控制器，作為發動機控制器計算噴油量和進氣量的輸入量；風門控制舵機用于控制節氣門閥片，調節進氣量的執行裝置；噴油器根據發動機控制器指令將一定量的燃油噴入進氣道，并與其中的空氣形成可燃混合氣。

6.根據權利要求1所述的一種輕型無人機發動機智能控制系統，其特征是: 所述的點火系統由點火驅動、點火線圈、火花塞組成；發動機控制器通過點火驅動將點火線圈的初級線圈接地電路切斷，初級線圈充電終止，初級線圈中儲存的電能產生反向電動勢，初級線圈的磁場迅速衰減，次級線圈感應出很高的電壓，使火花塞放電，點燃氣缸內混合氣。

7.根據權利要求1所述的一種輕型無人機發動機智能控制系統，其特征是: 所述的油泵的輸入端通過油管和油箱相連，油泵輸出端通過油管與燃油壓力調節器相連，發動機控制器工作時，油泵把燃油從油箱中吸出、加壓后輸送到油管中和燃油壓力調節器配合恒定的燃油供給噴油器。

8.一種輕型無人機發動機智能控制系統的實現方法，其特征是: 智能控制實現方法包括六步，第一步發動機控制器打開油泵，配合油壓調節器，噴油器輸入端獲得恒定油壓；

第二步發動機控制器對環境感知傳感器信號進行處理，獲得環境溫度、大氣壓力、進氣溫度、進氣歧管壓力環境參數；

第三步發動機控制器對發動機狀態信號進行處理，獲得發動機缸頭溫度、轉速發動機狀態參數,通過節氣門傳感器獲得節氣門位置信息；

第四步發動機控制器接收飛行控制系統指令，獲得所需功率；

第五步發動機控制器根據當前環境參數、發動機狀態參數以及飛機所需功率，計算出所需噴油量和噴油時刻，進氣量和風門舵機控制PWM占空比，點火時刻和點火時長；

第六步集成式節氣門閥體總成和點火系統執行控制器指令進行噴油和點火。

9.根據權利要求8所述的一種輕型無人機發動機智能控制系統的實現方法，其特征是:所述的第五步包括：⑴根據節氣門位置信息獲得發動機當前負載；⑵根據發動機當前轉速、負載以及無人機所需功率，查找表獲得基本噴油時刻、噴油量、點火時刻和點火時長，以及控制風門舵機的PWM占空比；⑶根據當前環境溫度、大氣壓力、進氣溫度、進氣歧管壓力、缸頭溫度對上述查表獲得的量進行修正；所述的⑵中所述表由發動機試驗標定獲得；控制系統工作時循環執行第二步至第六步。