[發(fā)明專利]一種航空活塞發(fā)動機冗余點火系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110630063.5
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113357068A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張付軍;胡博睿;武浩;王兵兵;章振宇;趙振峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02P9/00
• 分類號: F02P9/00;F02B77/08;G01M15/05
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發(fā)明涉及發(fā)動機點火控制技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種航空活塞發(fā)動機冗余點火系統(tǒng)，包括：冗余的采集單元，用于感知發(fā)動機的工況(轉(zhuǎn)速和負荷)信息和各種溫度和壓力等狀態(tài)信息，監(jiān)測發(fā)動機的運行狀態(tài)；冗余的控制單元，用于接收所述采集單元所采集的所述狀態(tài)信息，判斷發(fā)動機的運行工況和運行狀態(tài)，輸出點火控制信號，驅(qū)動執(zhí)行器動作；冗余的執(zhí)行單元，用于在所述點火控制信號的作用下，對所述發(fā)動機進行點火控制；采用本發(fā)明技術(shù)方案，采集單元、控制單元和執(zhí)行單元中重要部件的冗余設(shè)計提高了點火系統(tǒng)的可靠性，使得航空發(fā)動機在出現(xiàn)故障時點火系統(tǒng)仍能正常工作，保證發(fā)動機安全穩(wěn)定的運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機點火控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種航空活塞發(fā)動機冗余點火系統(tǒng)。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機的工作條件為高溫、高壓、高速和強烈的振動，其正常運行離不開各系統(tǒng)的相互配合，各系統(tǒng)部件的質(zhì)量直接影響發(fā)動機的運行安全性，若部件出現(xiàn)問題將導致發(fā)動機運行出現(xiàn)故障，一旦發(fā)動機出現(xiàn)空中停車故障，將會對航空器和飛行人員造成嚴重風險。

一般部件原因?qū)е潞娇栈钊桨l(fā)動機出現(xiàn)空中停車故障主要因素包括冷卻故障、點火故障、進排氣故障、燃油控制故障、油泵工作系統(tǒng)故障和發(fā)動機運動組件故障等。其中，點火系統(tǒng)是航空活塞式發(fā)動機的重要組成系統(tǒng)，需要在每個循環(huán)點火期間保證各零部件正常工作，其工作的狀況直接影響到發(fā)動機的功率、起動性、經(jīng)濟性、可靠性以及工作的安全性。一旦點火裝置出現(xiàn)故障，極可能影響發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)，使得發(fā)動機出現(xiàn)停車故障。在我國航空活塞發(fā)動機運行過程中最為常見的故障類型就是火花塞積鉛故障；因此，發(fā)動機點火系統(tǒng)的可靠性研究，對發(fā)動機整機的安全性分析有著重要的意義。

目前容錯或冗余設(shè)計已經(jīng)越來越被重視，在航空發(fā)動機領(lǐng)域，已有冗余CAN總線、冗余數(shù)字控制器等針對某些系統(tǒng)的冗余設(shè)計，除此之外，還有針對航空發(fā)動機主動容錯仿真研究。如何從點火系統(tǒng)自身的可靠性出發(fā)來降低航空活塞發(fā)動機故障發(fā)生率，是本領(lǐng)域急需探索的問題。

如何解決上述技術(shù)問題，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了從點火系統(tǒng)自身的可靠性出發(fā)來降低航空活塞發(fā)動機故障發(fā)生率，本發(fā)明提供了一種航空活塞發(fā)動機冗余點火系統(tǒng)。

一種航空活塞發(fā)動機冗余點火系統(tǒng)，包括：

冗余的采集單元，用于感知發(fā)動機的工況(轉(zhuǎn)速和負荷)信息和各種溫度及壓力等狀態(tài)信息，以監(jiān)測發(fā)動機的運行狀態(tài)；

冗余的控制單元，與所述冗余的采集單元連接，所述冗余的控制單元用于接收采集單元所采集的所述狀態(tài)信息，以判斷發(fā)動機的運行工況和運行狀態(tài)，并輸出點火控制信號；

冗余的執(zhí)行單元，與所述冗余的控制單元連接，所述冗余的執(zhí)行單元用于在所述點火控制信號的作用下，對所述發(fā)動機進行點火控制。

進一步地，所述冗余的采集單元包括節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、進氣溫度壓力傳感器、冷卻液溫度傳感器、爆震傳感器、排氣溫度傳感器、排氣氧傳感器等監(jiān)測發(fā)動機狀態(tài)和環(huán)境信息的傳感器；

所述節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、進氣溫度壓力傳感器、排氣溫度傳感器均采用兩個進行冗余設(shè)計。

進一步地，所述冗余的控制單元包括控制芯片和點火驅(qū)動電路；

所述控制芯片分別與節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、進氣溫度壓力傳感器、冷卻液溫度傳感器、爆震傳感器、排氣溫度傳感器和排氣氧傳感器連接，以用于對監(jiān)測的發(fā)動機狀態(tài)和環(huán)境信息進行處理分析和判斷，并輸出點火控制信號；

所述點火驅(qū)動電路與所述控制芯片連接，以在點火控制信號的作用下驅(qū)動火花塞點火。

進一步地，所述冗余的執(zhí)行單元包括火花塞、電子點火器和點火線圈，所述電子點火器與點火線圈連接，所述點火線圈與火花塞配合連接。