[發(fā)明專利]一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙冗余控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110630067.3
• 申請(qǐng)日: 2021-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113202629A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張付軍;王兵兵;武浩;胡博睿;章振宇;趙振峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F02B77/08
• 分類號(hào): F02B77/08;F02D41/06;F02D41/14;F02D41/30;F02D45/00
• 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

1.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

冗余的采集調(diào)理接口單元，其用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)各類傳感器信號(hào)，以及將所述參數(shù)信號(hào)進(jìn)行濾波、調(diào)理、放大；

冗余的控制單元，其與所述冗余的采集調(diào)理接口單元連接，以對(duì)所述冗余的參數(shù)采集單元采集參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、分析，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處工況，輸出控制信號(hào)；

冗余的執(zhí)行單元，其與所述冗余的控制單元連接，以根據(jù)控制單元輸出信號(hào)，執(zhí)行點(diǎn)火、噴油、噴氣等相應(yīng)動(dòng)作；

冗余的電源模塊，其分別與所述冗余的采集調(diào)理接口單元、冗余的控制單元和冗余的執(zhí)行單元連接，以用于整個(gè)控制系統(tǒng)的供電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冗余的電源模塊包括主電源轉(zhuǎn)換電路、A信號(hào)電源轉(zhuǎn)換電路、B信號(hào)電源轉(zhuǎn)換電路、A轉(zhuǎn)速傳感器電源電路和B轉(zhuǎn)速傳感器電源電路；

所述主電源轉(zhuǎn)換電路，使用電壓轉(zhuǎn)換芯片，將車載電源轉(zhuǎn)換為控制系統(tǒng)可用電壓；

所述A信號(hào)電源轉(zhuǎn)換電路和B信號(hào)電源轉(zhuǎn)換電路，分別單獨(dú)為A、B兩路采集接口單元供電；

所述A轉(zhuǎn)速傳感器電源電路和B轉(zhuǎn)速傳感器電源電路，分別單獨(dú)為轉(zhuǎn)速傳感器的采集調(diào)理電路供電。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冗余的采集調(diào)理接口單元包括A組傳感器調(diào)理電路、B組傳感器調(diào)理電路和AB合用信號(hào)電路；

所述A、B組傳感器調(diào)理電路，指測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)重要運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的傳感器的信號(hào)調(diào)理電路；

所述AB合用信號(hào)，指其他傳感器的信號(hào)調(diào)理電路或者發(fā)動(dòng)機(jī)工作的輔助電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冗余的控制單元包括控制板；所述控制單元接收到經(jīng)采集調(diào)理單元處理后的傳感器信號(hào)后，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，向所述冗余執(zhí)行單元輸出控制信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冗余的執(zhí)行單元包括冗余的增壓閥控制、EGR控制、節(jié)氣門控制、冗余的點(diǎn)火控制、噴油和噴氣控制；

所述冗余的點(diǎn)火控制為在每個(gè)氣缸內(nèi)安裝兩個(gè)火花塞，分為上火花塞與下火花塞；

所述噴油和噴氣控制為噴油電磁閥和噴氣電磁閥。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冗余的電源模塊包括主電源供電模塊、主要傳感器信號(hào)處理電路供電模塊、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)處理電路供電模塊；

所述主電源供電模塊將車載電源電壓轉(zhuǎn)化為12V電壓和5V電壓；

所述主要傳感器信號(hào)處理電路供電模塊將12V電壓轉(zhuǎn)化為5V電壓；

所述曲軸轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)處理電路供電模塊將5V電壓轉(zhuǎn)換為±5V電壓；

所述主電源供電模塊、主要傳感器信號(hào)處理電路供電模塊和曲軸轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)處理電路供電模塊采用冗余設(shè)計(jì)，當(dāng)有一部分不能正常工作時(shí)，其他部分仍能給控制系統(tǒng)供電。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，所述采集調(diào)理接口單元將發(fā)動(dòng)機(jī)上重要的傳感器信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)成兩部分，當(dāng)其中任意一組無(wú)法正常工作時(shí)，控制系統(tǒng)ECU仍能從另一組獲取發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)信息。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包括兩組MCU及其外圍電路，上述A、B兩組傳感器調(diào)理電路分別與兩組MCU電連接，兩組MCU分別與執(zhí)行單元連接，在兩組MCU通過(guò)接收信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)工況后，同時(shí)輸出控制信號(hào)，兩路控制信號(hào)通過(guò)或門電路與執(zhí)行單元連接，當(dāng)控制單元的任意一組MCU出現(xiàn)故障后，執(zhí)行單元仍能接收到控制單元輸出的控制信號(hào)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙冗余控制系統(tǒng)，其特征在于，所述兩組控制單元分別與A、B兩組驅(qū)動(dòng)芯片相連，驅(qū)動(dòng)芯片輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)或門電路與增壓閥、EGR閥、節(jié)氣門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，當(dāng)其中任意一路出現(xiàn)故障時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍能夠根據(jù)另一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)正常工作；

所述上、下火花塞連接在不同的點(diǎn)火線圈上，兩個(gè)火花塞點(diǎn)火時(shí)刻相差一定相位，每個(gè)點(diǎn)火線圈上控制不同火花塞的信號(hào)由兩組點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)芯片分別發(fā)出，以保證當(dāng)每個(gè)氣缸的任意一個(gè)火花塞，或者任意一路驅(qū)動(dòng)芯片無(wú)法正常工作時(shí)，氣缸內(nèi)都能正常點(diǎn)火；

所述噴油和噴氣控制包括缸內(nèi)噴射與氣道噴射，考慮到航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃料特性，缸內(nèi)噴射具體使用夾氣噴射方式，缸內(nèi)噴射與氣道噴射均有完整的噴射系統(tǒng)。