CN102094739A - 航空发动机地面智能起动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航空发动机地面智能起动系统，具体包括：全权限数字控制器、程控电源、点火器、起动电磁阀、燃油泵、起动电机、点火电嘴、起动喷嘴以及传感器；全权限数字控制器分别与程控电源、点火器、起动电磁阀及燃油泵相连，程控电源进一步连接一起动电机，起动电机连接至航空发动机；点火器通过点火电嘴与航空发动机相连；起动电磁阀通过起动喷嘴与航空发动机相连；燃油泵安装在航空发动机上由发动机带动转动；传感器与航空发动机相连，并将信号传输给全权限数字控制器。本发明通过全权限数字控制对各系统的数字化控制，使发动机起动过程达到最优化，有效的降低了发动机起动冲击电流和发动机起动冲击温度，保证了发动机起动过程的安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种航空发动机地面智能起动系统，能够使航空发动机实现地面智能化起动，属于航空发动机起动技术领域。
背景技术
航空发动机转速由零增至慢车转速的过程称之为起动过程。地面电起动包括以下几个过程：用起动机驱动发动机转子加速到点火转速；点燃燃烧室内油气混合气；涡轮产生功率；起动机和涡轮共同驱动发动机转子加速；起动机脱开，涡轮带动转子加速到慢车状态。图1所示为发动机起动过程线：横坐标为时间，纵坐标为发动机转速，其中1表示冷运转；2表示喷油点火；3表示加速状态；4表示稳定状态。从图中可以看出，发动机的起动工作线十分曲折，其原因与起动系统中各组成部分的工作方式密切相关。
通常航空发动机电起动系统构成示意图如图2所示。发动机起动时由内置有时间继电器的起动箱按时间顺序控制电阻式电源控制器和点火器、起动电磁阀以及机械式燃油控制器工作，机械式燃油控制器同时按时间顺序向起动油路和主油路供油。电阻式电源控制器的作用是改变直流稳压电源至起动电机回路中的电阻值，从而改变输入起动电机的电流值，实现发动机的分级起动，但是这种方法最大的问题是起动时当电阻变换的过程中存在很大的冲击电流，对发动机齿轮传动系统产生很大的冲击载荷。这种起动系统时间继电器和电源控制器内的电阻设定好后不能更改，不利于实现航空发动机的最优化起动。并且电阻控制器内的电阻阻值较低且要求精确度极高，加工难度较大。这种起动系统无转速、温度等信号回馈，无法形成闭环控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航空发动机地面智能起动系统，以使航空发动机地面起动智能化，使起动过程达到最优化，通过使用全权限数字控制器对程控电源、点火器、起动电磁阀及燃油泵进行控制，通过接收传感器信号全权限数字控制器对发动机起动点火转速、点火器点火时间、起动油路供油时间以及起动油路供油量等参数进行调整，对发动机起动过程实现闭环控制，实现发动机起动过程最优化，缩短起动时间，增加发动机使用寿命。通过使用程控电源实现发动机无级起动，使得起动过程中不存在冲击电流，避免了大载荷对发动机齿轮传动系统的冲击。
本发明的技术方案为：一种航空发动机地面智能起动系统，具体包括：全权限数字控制器、程控电源、点火器、起动电磁阀、燃油泵、起动电机、点火电嘴、起动喷嘴以及传感器等。其中，传感器具体包括：转速传感器、温度传感器、压力传感器。其中，全权限数字控制器分别与程控电源、点火器、起动电磁阀及燃油泵相连，程控电源进一步连接一起动电机，起动电机连接至航空发动机；点火器通过点火电嘴与航空发动机相连；起动电磁阀通过起动喷嘴与航空发动机相连；燃油泵安装在航空发动机上由发动机带动转动；传感器与航空发动机相连，并将信号传输给全权限数字控制器。其中，传感器传输给全权限数字控制器的信号包括：发动机转速信号、燃气温度信号、发动机进气压力信号及发动机进气温度信号。
全权限数字控制器向程控电源发出起动信号，程控电源逐渐加大输入起动电机的电压，电压升高电流增多，起动电机转速增快，起动电机带动发动机转动使发动机转速按照设定的速率平稳上升，实现发动机的无级起动。燃油泵安装在发动机上由发动机带动转动。
全权限数字控制器控制由转速传感器信号判断发动机转速，当发动机转速上升到点火转速后，全权限数字控制器向点火器、起动电磁阀、燃油泵发出信号，点火器、起动电磁阀和燃油泵开始工作。燃油泵向起动油路供油，点火器工作后点火电嘴发出电火花，起动电磁阀打开后起动油路内的燃油通过电磁阀流入起动喷嘴经过喷嘴雾化后喷向发动机，被点火电嘴点火花引燃形成起动火焰，同时燃油泵向主油路供油，燃油通过主油路进入发动机后被起动火焰引燃，全权限数字控制器控制燃油泵增加主油路供油量，使得发动机转速持续上升，实现发动机起动过程。
发动机起动时全权限数字控制器通过发动机上安装的传感器的输出信号实时判断发动机进气压力和进气温度，由此参数确定燃油泵的起动油路供油量。发动机起动过程中全权限数字控制器实时判断发动机转速和燃气温度，由此参数调节燃油泵主油路供油量，从而控制发动机转速上升速率和避免燃气温度超出允许范围。起动过程中若是发动机转速上升过于缓慢超出规定范围或者燃气温度过高超出规定范围，全权限数字控制器会终止起动过程。
当发动机转速达到慢车转速后，全权限数字电子控制系统向程控电源发出停止信号，同时关闭点火器和起动电磁阀，发动机进入稳定工作状态。其中，所述的全权限数字控制器，选用型号为SKX-1数字控制器。
本发明一种航空发动机地面智能起动系统，其优点在于：
1、使用全权限数字控制器对程控电源、点火器、起动电磁阀及燃油泵进行控制，对起动过程闭环控制，实现了航空发动机地面起动智能化和起动过程最优化。
2、使用程控电源实现发动机无级起动，避免大电流冲击载荷对发动机传动系统的冲击，从而有效提高发动机安全性和可靠性。
3、使程控电源可以根据需要调节起动电源的功率输出规律，与全权限数字控制器相配合，有效减少发动机起动时间。
4、减少起动系统组成部件，使用数字控制器，提高了起动系统可靠性及精确性。
附图说明
图1所示为发动机起动过程线示意图
图2所示为现有技术中航空发动机地面电起动系统示意图
图3所示为本发明航空发动机地面智能起动系统示意图
图4所示为全权限数字控制器软件流程图
具体实现方式
下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步的说明。
航空发动机地面智能化起动系统构成示意图如图3所示。
航空发动机地面智能起动系统，包括全权限数字控制器、程控电源、点火器、起动电磁阀、燃油泵、起动电机、点火电嘴、起动喷嘴以及转速、温度、压力传感器等。其中，传感器具体包括：转速传感器、温度传感器、压力传感器。其中，全权限数字控制器分别与程控电源、点火器、起动电磁阀及燃油泵相连，程控电源进一步连接一起动电机，起动电机连接至航空发动机；点火器通过点火电嘴与航空发动机相连；起动电磁阀通过起动喷嘴与航空发动机相连；燃油泵安装在航空发动机上由发动机带动转动；传感器与航空发动机相连，并将信号传输给全权限数字控制器。其中，传感器传输给全权限数字控制器的信号包括：发动机转速信号、燃气温度信号、发动机进气压力信号及发动机进气温度信号。
航空发动机地面起动过程由全权限数字控制器控制，地面起动时全权限数字控制器向程控电源发出起动信号，程控电源以PWM调压方式逐渐加大输入起动电机的电压，电压升高电流增多，起动电机转速增快，起动电机带动发动机转动使发动机转速按照设定的速率平稳上升，实现发动机的无级起动。燃油泵安装在发动机上由发动机带动转动。
如图4所示，本发明的航空发动机地面智能起动系统，其具体工作过程如下：全权限数字控制器控制由转速传感器信号判断发动机转速，当发动机转速上升到点火转速后，全权限数字控制器向点火器、起动电磁阀、燃油泵发出信号，点火器、起动电磁阀和燃油泵开始工作。燃油泵向起动油路供油，点火器工作后点火电嘴发出电火花，起动电磁阀打开后起动油路内的燃油通过电磁阀流入起动喷嘴经过喷嘴雾化后喷向发动机，被点火电嘴点火花引燃形成起动火焰，同时燃油泵向主油路供油，燃油通过主油路进入发动机后被起动火焰引燃，全权限数字控制器控制燃油泵增加主油路供油量，使得发动机转速持续上升，实现发动机起动过程。
发动机起动时全权限数字控制器通过发动机上安装的传感器的输出信号实时判断发动机进气压力和进气温度，由此参数确定燃油泵的起动油路供油量。发动机起动过程中全权限数字控制器实时判断发动机转速和燃气温度，由此参数调节燃油泵主油路供油量，从而控制发动机转速上升速率和避免燃气温度超出允许范围。起动过程中若是发动机转速上升过于缓慢超出规定范围或者燃气温度过高超出规定范围，全权限数字控制器会终止起动过程。
当发动机转速达到慢车转速后，全权限数字电子控制系统向程控电源发出停止信号，同时关闭点火器和起动电磁阀，发动机进入稳定工作状态。
Claims (3)
1.一种航空发动机地面智能起动系统，其特征在于：该起动系统具体包括：全权限数字控制器、程控电源、点火器、起动电磁阀、燃油泵、起动电机、点火电嘴、起动喷嘴以及传感器；其中，全权限数字控制器分别与程控电源、点火器、起动电磁阀及燃油泵相连，程控电源进一步连接一起动电机，起动电机连接至航空发动机；点火器通过点火电嘴与航空发动机相连；起动电磁阀通过起动喷嘴与航空发动机相连；燃油泵安装在航空发动机上由发动机带动转动；传感器与航空发动机相连，并将信号传输给全权限数字控制器。
2.根据权利要求1所述的航空发动机地面智能起动系统，其特征在于：传感器具体包括：转速传感器、温度传感器、压力传感器。
3.根据权利要求1所述的航空发动机地面智能起动系统，其特征在于：传感器传输给全权限数字控制器的信号包括：发动机转速信号、燃气温度信号、发动机进气压力信号及发动机进气温度信号。
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Publications (1)
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