專(zhuān)利名稱(chēng)：航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺旋槳式航空器的航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，用于控制由致動(dòng)器所致動(dòng)的噴射閥、充氣壓力控制閥、共軌壓力控制閥以及螺旋槳控制閥，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器以及與所述多個(gè)傳感器和致動(dòng)器相連接的調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，配置了利用航空燃料(煤油)進(jìn)行工作的機(jī)動(dòng)車(chē)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，以驅(qū)動(dòng)螺旋槳式航空器。這種航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)利用用以實(shí)現(xiàn)指定充氣壓力的渦輪增壓器以及共軌噴射方式來(lái)進(jìn)行工作，因此配備有噴射閥、充氣壓力控制閥、軌道壓力控制閥以及螺旋槳控制閥，其中這些閥由分配至各閥的致動(dòng)器進(jìn)行致動(dòng)。非冗余設(shè)計(jì)的致動(dòng)器的控制是基于由傳感器所生成的傳感器信號(hào)并利用發(fā)動(dòng)機(jī)控制器而進(jìn)行的。然而，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)生故障的情況下，不再能保證柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠運(yùn)行，并且實(shí)際上，當(dāng)配置了這種發(fā)動(dòng)機(jī)作為航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，結(jié)果無(wú)法接受。因此，本發(fā)明的目的是為航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制閥的非冗余設(shè)計(jì)的致動(dòng)器指定冗余設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單控制器，其中，即使在發(fā)生故障的情況下，該控制器也保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，利用基于權(quán)利要求1的特征所設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了上述目的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例為從屬權(quán)利要求的主題。一種螺旋槳式航空器的航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，用于控制由非冗余設(shè)計(jì)的致動(dòng)器所致動(dòng)的噴射閥、充氣壓力控制閥、共軌壓力控制閥和螺旋槳控制閥，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器以及與所述多個(gè)傳感器和致動(dòng)器連接的調(diào)節(jié)裝置，其中，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置有兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，即第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元與傳感器連接，并且分別與第一電源和第二電源連接，其中第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元經(jīng)由串行總線彼此連接，并且能夠經(jīng)由利用第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元一起供電的繼電器選擇性地連接至致動(dòng)器，其中，這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元分別配備有診斷功能，該診斷功能用于計(jì)算這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元各自通過(guò)所登記的故障而確定出的健康級(jí)(A和B)，第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元能夠經(jīng)由串行總線進(jìn)行互換并且彼此進(jìn)行比較。如果第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的健康級(jí)(A)低于第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的健康級(jí)(B)，則中斷向繼電器的供電，從而第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元經(jīng)由已釋放的繼電器而自動(dòng)連接至致動(dòng)器，由此提供了航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用的冗余設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。本發(fā)明的核心在于經(jīng)由繼電器彼此進(jìn)行通信的兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的連接使得能夠根據(jù)計(jì)算出的健康級(jí)進(jìn)行自動(dòng)切換。如果向第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的供電失敗，或者第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元出現(xiàn)故障，則第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元自動(dòng)啟動(dòng)。由于兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元彼此沒(méi)有直接連接，因此即使其中一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的輸出存在故障，另一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元也不
3受影響。此外，在最嚴(yán)重故障模式中，繼電器的故障并沒(méi)有導(dǎo)致整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的故障。例如，如果由于短路線圈而導(dǎo)致相關(guān)繼電器發(fā)生故障，則從另一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元來(lái)控制相關(guān)輸出。 如果繼電器觸點(diǎn)具有高阻抗，則第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的觸點(diǎn)通?？赡苁羌せ顮顟B(tài)。還可以經(jīng)由第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元來(lái)進(jìn)行控制。在本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)中，重要性高的冗余設(shè)計(jì)的傳感器和重要性低的非冗余設(shè)計(jì)的傳感器被分配至航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，繼電器經(jīng)由能夠手動(dòng)啟動(dòng)的開(kāi)關(guān)連接，其中飛行員能夠利用供電的手動(dòng)中斷來(lái)執(zhí)行向第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的切換。也就是說(shuō)，由于實(shí)際上發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)不能檢測(cè)到100%的故障，因此飛行員也能夠強(qiáng)制切換至第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，警告燈連接至第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元這兩者，以通過(guò)信號(hào)通知非最大的健康級(jí)(A、B)。為了在這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間進(jìn)行通信所設(shè)置的串行總線優(yōu)選為CAN總線。第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的診斷功能包括對(duì)故障的登記以及基于所確定出的故障對(duì)健康級(jí)的計(jì)算，其中，所述故障根據(jù)所述故障對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作的重要性而具有不同的權(quán)重。與健康級(jí)有關(guān)的故障大致包括短路、缺陷傳感器、過(guò)電壓、過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)速度、軌道壓力或充氣壓力過(guò)高或過(guò)低、不具備串行通信等。
具體實(shí)施例方式將利用附圖
來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的冗余設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)施例的示例，其中附圖表示兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器與航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的組合的電路圖。該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括被指定為FADEC(Full Authority Digital EngineControl，全權(quán)限數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制器)的屬于航空業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)的兩個(gè)全數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，即第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1(FADEC A)和第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元2(FADEC B)；這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元經(jīng)由連接板3彼此連接，且與航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)4連接，并且分別與電源 2U22連接。航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有4個(gè)噴射閥5 8以及充氣壓力控制閥9、軌道壓力控制閥10和螺旋槳控制閥11，其中為了致動(dòng)的目的而將各閥分別分配至非冗余設(shè)計(jì)的致動(dòng)器5’ 11’。航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)4還配備有對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作重要且由此采用冗余設(shè)計(jì)(例如，轉(zhuǎn)動(dòng)速度和計(jì)劃性能等)的多個(gè)傳感器12以及對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作不太重要且由此采用非冗余設(shè)計(jì)的傳感器13。冗余設(shè)計(jì)的傳感器12的連接點(diǎn)12’和非冗余設(shè)計(jì)的傳感器13的連接點(diǎn)13，與兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1和2(FADEC A和FADEC B)的相應(yīng)連接點(diǎn)12”和13”連接。相反，為了進(jìn)行閥設(shè)置而配置的致動(dòng)器5’ 11’分別經(jīng)由控制線路與連接板3上的繼電器14 20連接。繼電器14 20經(jīng)由能夠手動(dòng)致動(dòng)的開(kāi)關(guān)23連接至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 1。在兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1和2上分別設(shè)置有控制閥連接點(diǎn)5” 8”以及控制閥連接點(diǎn) 9” 11”，其中控制閥連接點(diǎn)5” 8”是為了經(jīng)由繼電器14 17來(lái)控制噴射閥5 8的致動(dòng)器5’ 8’，而控制閥連接點(diǎn)9” 11”是為了經(jīng)由繼電器18、19和20來(lái)控制充氣壓力控制閥9、軌道壓力控制閥10以及螺旋槳控制閥11的致動(dòng)器9’ 11’。另外，各發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1和2分別具有各自與電源21和22連接的連接點(diǎn)21’和22’，并且還分別具有各自與警告燈對(duì)和25連接的連接點(diǎn)M’、25’。最后，繼電器連接點(diǎn)23’也設(shè)置在第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1上，以經(jīng)由開(kāi)關(guān)23與繼電器14 20連接。第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1(FADEC A)或第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元2(FADEC B)的噴射閥連接點(diǎn)和控制閥連接點(diǎn)5” 11”分別經(jīng)由繼電器14 20的其中一個(gè)繼電器與噴射閥5 8或各控制閥9 11的致動(dòng)器5’ 11’連接。為了在兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1和2(FADEC A和FADEC B)之間進(jìn)行串行通信，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1和2經(jīng)由串行總線沈(這里為CAN總線)以及與各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1和2相對(duì)應(yīng)的總線連接點(diǎn)而相互連接。因此，存在兩個(gè)相同的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(FADEC A和FADEC B)， 這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以經(jīng)由串行總線26彼此進(jìn)行通信，分別啟動(dòng)這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器， 且啟動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器經(jīng)由連接板3上的繼電器14 20與設(shè)置在航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)4上的閥(5 11)的致動(dòng)器5’ 11’連接以便控制這些閥。這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1和2具有內(nèi)部診斷功能，其中這些內(nèi)部診斷功能例如包括輸出(連接點(diǎn))處的短路的檢測(cè)，過(guò)電壓、缺陷傳感器、過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)速度、充氣壓力或軌道壓力過(guò)高或過(guò)低、不具備串行通信以及其它故障的檢測(cè)。診斷功能分別計(jì)算所謂的健康級(jí)A 和B，其中在健康級(jí)A和B中，可能發(fā)生的故障具有不同的權(quán)重。也就是說(shuō)，例如，與重要的傳感器發(fā)生故障或發(fā)生短路相比，不太重要的傳感器的故障使各自的健康級(jí)下降得較少。這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1和2經(jīng)由串行總線沈彼此進(jìn)行通信。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1 (FADEC A) 還包括將計(jì)算出的兩個(gè)健康級(jí)A和B彼此進(jìn)行比較的比較器。如果這兩個(gè)健康級(jí)相同(A = B)，或者第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1的健康級(jí)大于第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元2的健康級(jí)(A > B)，則第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1使連接板3上的繼電器通電，由此經(jīng)由致動(dòng)器5’ 11’進(jìn)行控制。 然而，如果第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元2 (FADEC B)的健康級(jí)B的值比健康級(jí)A的值大，則使繼電器14 20斷電，從而如圖所示，第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元2(FADEC B)經(jīng)由致動(dòng)器5’ 11’進(jìn)行控制。此外，分別與各發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1和2連接的警告燈M、25以信號(hào)通知未實(shí)現(xiàn)最大健康級(jí)A或B。由于實(shí)際上不可能進(jìn)行100%的故障檢測(cè)，因而飛行員還可以選擇經(jīng)由開(kāi)關(guān)23來(lái)斷開(kāi)繼電器14 20和第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1之間的連接，由此手動(dòng)將繼電器14 20切換至第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元2。在與第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1連接的電源21發(fā)生故障的情況下，繼電器14 20釋放，并且第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元2自動(dòng)啟動(dòng)。此外，在第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1發(fā)生故障的情況下，第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元2由于繼電器未通電而自動(dòng)啟動(dòng)。附圖標(biāo)記列表1第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(FADEC A)2第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(FADEC B)3連接板4航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)5 8噴射閥9充氣壓力控制閥10軌道壓力控制閥11螺旋槳控制閥5’ 11’ 5 11的致動(dòng)器5” 11”1、2的噴射/控制閥連接點(diǎn)124的冗余設(shè)計(jì)的傳感器13 4的非冗余設(shè)計(jì)的傳感器
12，、13，4上的傳感器連接點(diǎn)12”、13” 1、2上的傳感器連接點(diǎn)14 20 3上的繼電器21、22 1、2 的電源23手動(dòng)開(kāi)關(guān)23’ 1的繼電器連接點(diǎn)24、25 1、2 的警告燈26串行總線26，1、2上的總線連接點(diǎn)
權(quán)利要求
1.一種螺旋槳式航空器的航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(4)用的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用于控制由非冗余設(shè)計(jì)的致動(dòng)器(5’ 11’ )所致動(dòng)的噴射閥、充氣壓力控制閥、共軌壓力控制閥和螺旋槳控制閥(5 11)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器(12、13)以及與所述多個(gè)傳感器和所述致動(dòng)器連接的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)還包括第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(1、2)，其與所述傳感器(12、1；3)連接，并且分別與第一電源和第二電源(21、2幻連接，其中所述第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和所述第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元經(jīng)由串行總線06)彼此連接，并且能夠經(jīng)由由所述第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(1) 進(jìn)行供電的繼電器(14 20)選擇性地連接至所述致動(dòng)器(5’ 11’)，其中，所述第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和所述第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(1和2、分別配備有診斷功能， 所述診斷功能用于計(jì)算各自通過(guò)所登記的故障而確定出的健康級(jí)(A和B)，所述第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和所述第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元能夠經(jīng)由所述串行總線06)進(jìn)行互換并且彼此進(jìn)行比較，以及在所述第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的健康級(jí)(A)低于所述第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的健康級(jí)(B) 的情況下，中斷對(duì)所述繼電器(14 20)的供電，并且所述第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元( 經(jīng)由已釋放的所述繼電器(14 20)而自動(dòng)連接至所述致動(dòng)器(5’ 11’)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，重要性高的冗余設(shè)計(jì)的傳感器(1 和重要性低的非冗余設(shè)計(jì)的傳感器(1 被分配至所述航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)G)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器(14 20)經(jīng)由能夠手動(dòng)啟動(dòng)的開(kāi)關(guān)連接，并且飛行員能夠通過(guò)手動(dòng)中斷供電來(lái)執(zhí)行向所述第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元O)的切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，警告燈(M、25)連接至所述第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和所述第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(1、幻這兩者上，用于以信號(hào)通知非最大的健康級(jí)(A、B)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述串行總線06)是CAN總線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和所述第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(1、2)的診斷功能包括對(duì)故障進(jìn)行登記以及基于確定的故障對(duì)健康級(jí)進(jìn)行計(jì)算，其中，所述故障根據(jù)所述故障對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作的重要性而具有不同的權(quán)重。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，與健康級(jí)有關(guān)的故障大致包括短路、缺陷傳感器、過(guò)電壓、過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)速度、軌道壓力或充氣壓力過(guò)高或過(guò)低、不具備串行通信等。
全文摘要
一種螺旋槳式航空器的航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，用于控制由非冗余的致動(dòng)器所致動(dòng)的噴射閥、充氣壓力閥、共軌壓力閥和螺旋槳控制閥，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器以及與所述多個(gè)傳感器和致動(dòng)器連接的調(diào)節(jié)裝置，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置有兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，即第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元分別與第一電源和第二電源連接且分別與傳感器連接，這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元利用串行總線彼此連接，并且能夠通過(guò)利用第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元一起供電的繼電器選擇性地連接至致動(dòng)器。這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元各自具有診斷功能，該診斷功能用于計(jì)算各自由檢測(cè)到的故障而確定的健康級(jí)(A和B)，這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元能夠利用串行總線進(jìn)行互換，并且彼此進(jìn)行比較。如果第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的健康級(jí)(A)低于第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的健康級(jí)(B)，則中斷向繼電器的供電，從而第二發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元經(jīng)由已釋放的繼電器而自動(dòng)連接至致動(dòng)器，由此創(chuàng)建了航空器柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用的冗余發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。本發(fā)明的核心在于根據(jù)計(jì)算出的健康級(jí)，能夠經(jīng)由繼電器自動(dòng)切換彼此進(jìn)行通信的兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的連接。
文檔編號(hào)F02D41/26GK102245877SQ200980149195
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者波多·美茨多夫 申請(qǐng)人:飛樂(lè)特飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司