CN1560452A - 一种控制微小型涡轮喷气发动机油量的控制装置 - Google Patents
一种控制微小型涡轮喷气发动机油量的控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1560452A CN1560452A CNA2004100047894A CN200410004789A CN1560452A CN 1560452 A CN1560452 A CN 1560452A CN A2004100047894 A CNA2004100047894 A CN A2004100047894A CN 200410004789 A CN200410004789 A CN 200410004789A CN 1560452 A CN1560452 A CN 1560452A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cpu
- termination
- spindle
- control gear
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种对微小型单变量涡轮喷气发动机供油量进行控制的控制装置，包括采集发动机温度的温度传感器和采集发动机转速的转速传感器，以及启动机构，以及对温度光电隔离放大电路、转速光电隔离整形电路、CPU以及为CPU的A/D转换提供基准电压的电路、步进电机驱动电路以及通过步进电机驱动的油针，其温度传感器的输出端接温度光电隔离放大电路，经隔离放大处理后的电压信号输出至CPU；其转速传感器的输出端接转速光电隔离整形电路，经隔离整形处理后的脉冲信号输出至CPU；CPU接收信号后对温度和转速电压信号进行处理，对信号处理后输出脉冲信号控制执行机构。由于步进电机的使用，不但使执行机构与其它的控制装置相比大大的简化，并且省掉了D/A转换装置，提高了控制性能的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种对发动机供油量的控制装置，具体地说，是指一种控制微小型涡轮喷气发动机油量的控制装置。
背景技术
传统发动机的控制装置使用控制油泵斜盘的倾角的方法来控制供油量，但是此种方法执行机构(这种执行机构通常由油泵、压差活门、随动活塞和油门开关组成)复杂，成本高，导致了重量大、可靠性较低以及设计和调试周期长等一系列发动机敏感的问题。
目前，国内涡轮喷气发动机大多数采用机械液压式的控制装置，即使少部分涡轮喷气发动机采用数字电子控制装置，但其执行机构采用的是电液伺服阀控制随动活塞的压差来改变油泵斜盘倾角，以此达到控制油量的目的。而电液伺服阀和油泵结构复杂、造价高、重量大，不合适用于微小型(5～30公斤推力)涡轮喷气发动机控制。
发明内容
基于上述原因，本发明公开一种直接使用单片机发出脉冲信号控制步进电机，步进电机的功用是将脉冲电信号转换成周向位移，然后利用油针上的螺纹将周向位移转换为直线位移，从而控制油针的开度以达到控制供油量的目的。由于步进电机的使用，不但使执行机构与其它的控制装置相比简单了很多，并且省掉了D/A转换装置，提高了控制性能的可靠性。
本发明的一种对微小型单变量涡轮喷气发动机供油量进行控制的控制装置，包括采集发动机温度的温度传感器和采集发动机转速的转速传感器，以及启动机构，以及对传感器采集的温度进行隔离放大的温度隔离放大电路、以及对传感器采集的发动机转速进行隔离整形的转速隔离整形电路、对整个数据和电机运动进行控制处理的CPU、为CPU的A/D转换提供基准电压的电路、以及步进电机驱动电路、步进电机、油针。其温度传感器的输出端接温度隔离放大电路，经隔离放大处理后的电压信号输出至CPU；其转速传感器的输出端接转速隔离整形电路，经隔离整形处理后的脉冲信号输出至CPU；CPU接收信号后对温度和转速信号进行处理，并按照发动机的控制规律计算出需要的脉冲数，再输出脉冲信号控制执行机构的步进电机，由步进电机驱动油针在直线方向左右移动来实现开度，流出涡轮喷气发动机所需的油量。
所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其执行机构由步进电机和油针构成，步进电机输出轴连接在油针的连接口上，油针安装在壳体内，壳体上设有进油口和出油口，进油口的底部为一油腔，油针的闭合面和型面放置在油腔内，油针的凹缘处设有密封圈。
所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其U8为CPU的A/D转换提供精确基准电压。
所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其步进电机驱动油针在直线方向上作左右移动。
本发明的控制装置与现有发动机的控制装置相比有以下一些优点：
结构简单：传统的控制装置的执行机构十分复杂，所使用的原件也很多，但在本发明中执行机构仅仅有一个步进电机、油针和壳体组成。
可靠性高：现代电子技术的发展使电子元器件的可靠性越来越高，同时步进电机的可靠性也要高于传统控制装置的所使用的执行机构。另外，根据原件越少，可靠性越高的原则，本发明的可靠性要高于传统的控制装置。
重量轻：由于本发明所使用的设备大多数为电子器件，重量都很轻。再加上执行机构的大大简化，使本发明控制装置的重量远远低于其它控制装置，这为发动机其它部件的设计提供了更大的空间。
成本低：现在电子器件的集成度越来越高，价格越来越低，所以相对一些复杂机械原件的制造来说，本控制装置的成本大大低于它们。
开发周期短：本发明具有通用性。如果发动机对控制装置提出了更高的控制要求，则只需要增加信号输入通道或者进行软件的修改，执行机构不需要做任何的改变。而传统的控制装置通常是任何一个要求的改变，往往导致整个控制装置的重新设计。
附图说明
图1是本发明执行机构剖面图。
图2是图1中油针的结构示意图。
图3是本发明控制电路的结构框图。
图4是本发明功能结构框图。
图5是发动机启动流程框图。
图6是本发明的电路原理图。
图7本发明步进电机的转角与轴向位移的关系图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
微小型的涡轮喷气式发动机所需油量为0.002～0.005Kg/s，根据涡轮喷气发动机供油装置的设计要求，即当发动机处于不同外界条件、不同工作状态时为发动机工作提供所需的燃油量，所以燃油量的供给直接影响发动机的性能，因此供油装置的改进是改进发动机设备的一个重要性能指标。在本发明中，发明人设计出一种新型的供油装置(由壳体1、油针3、进油口5、出油口6、油腔4构成)，该供油装置和步进电机2形成发动机的执行机构。
请参见图1、2所示，执行机构中由步进电机2驱动的油针3为发明人自行设计的一器件，该器件的连接口301同步进电机2的输出轴连接，油针3安装在壳体1内，壳体1上设有进油口5和出油口6，进油口5的底部为一油腔4，油针3的闭合面303和型面304置入油腔4内，油针3的凹缘302处有密封圈，密封圈用于将油腔4中的油密闭不从步进电机2中溢出。当系统上电后，控制装置的CPU发出脉冲信号使油针复位，即油针3的闭合面303同油腔4闭合；当发动机启动完成后，油针3的闭合面303同油腔4开启，燃油从油针3的型面304流出，经出油口6至发动机的燃烧室。
请参见图6所示，当系统上电时，首先完成的是油针的复位，即使油针的开度变为零(即闭合面303与油腔4贴合)。复位完成以后，系统开始延时，等待启动命令。当CPU接收到启动命令以后，发出命令接通启动电机。启动电机工作后，CPU通过转速传感器对发动机的转速进行检测，当发动机转速达到30000转/分的时候，对发动机供油同时点火，当点火成功后断开启动电机并且按照控制规律给发动机供油。
请参见图3、4所示，发动机启动以后，由传感器采集发动机的温度和转速输入至本发明的控制装置中来实现对油针3开度的控制，从而达到控制发动机用油量的控制。本发明的控制装置由温度隔离放大电路、转速隔离整形电路、CPU、U8、锁存器、存储器、步进电机驱动电路以及油针构成。温度传感器的输出端接温度隔离放大电路，经隔离放大处理后的电压信号输出至CPU；其转速传感器的输出端接转速隔离整形电路，经隔离整形处理后的脉冲信号输出至CPU；CPU接收信号(包括U6的温度电压信号、U4A的脉冲信号、U8的基准电压)后对温度和转速信号进行处理，并按照发动机的控制规律计算出需要的脉冲数，再输出脉冲信号至执行机构，由步进电机驱动油针在直线方向上作左右移动来实现供油。
本发明的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其CPU选取Atmega16L芯片，配置有锁存器74LS373和存储器FM1608，U5的地址线40～33端接U7的D0～D7端；U5的数据线40～33端接R15的11～19端，U5的地址线22端接R15的25端，U5的地址线23端接R15的24端，U5的地址线24端接R15的21端，U5的地址线25端接R15的23端，U5的地址线26端接R15的2端；U5的控制线27端接R15的20端，U5的控制线28端接R15的22端，U5的控制线14端接R15的27端；U7的地址输出Q0～Q7端接R15的A0～A7端；U5的17～20、4～5端接显示电路；U5的10端接电源电路；U5的9端接复位电路；U5的6～7端接R19的6～7端；U5的32端接U8的6端。请参见图5所示
在本发明中，当CPU对步进电机2发一个脉冲时，步进电机2转过的角度为5.625度，由于螺距为0.75毫米，所以CPU每发出一个脉冲油针3在轴向的位移为0.01171875毫米。把油针3的闭合面303与油腔4紧密接触的时候步进电机2的角度定为0度，由于油针轴向位移的范围为0～5毫米，所以步进电机2应该转动的角度为0～2400度(即油针最多要转6.67圈)。请参见图7所示。
Claims (10)
1、一种对微小型单变量涡轮喷气发动机供油量进行控制的控制装置，至少包括采集发动机温度的温度传感器和采集发动机转速的转速传感器，以及启动机构，其特征在于：还包括温度隔离放大电路、转速隔离整形电路、CPU以及为CPU的A/D转换提供基准电压的电路、步进电机驱动电路以及通过步进电机驱动的油针，其温度传感器的输出端接温度隔离放大电路，经隔离放大处理后的电压信号输出至CPU；其转速传感器的输出端接转速隔离整形电路，经隔离整形处理后的脉冲信号输出至CPU；CPU接收信号后对温度和转速信号进行处理，并按照发动机的控制规律计算出需要的脉冲数，再输出脉冲信号控制执行机构。
2、根据权利要求1所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其特征在于：所述的执行机构由步进电机(2)和油针(3)构成，步进电机(2)输出轴连接在油针(3)的连接口(301)上，油针(3)安装在壳体(1)内，壳体(1)上设有进油口(5)和出油口(6)，进油口(5)的底部为一油腔(4)，油针(3)的闭合面(303)和型面(304)放置在油腔(4)内，油针(3)的凹缘(302)处设有密封圈。
3、根据权利要求1、2所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其特征在于：所述的温度光电隔离放大电路由两片LM158芯片和LOC111芯片构成，其中U1A的1端接电阻R3后连接在R4的2端，R4的5端接U10A的3端，U10A的1端接U6的8端，U6的5端接U5的40端。
4、根据权利要求1、2所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其特征在于：所述的转速光电隔离整形电路由TLP521芯片和74LS14芯片构成，J8的4端接U4A的1端，U4A的2端接U5的16端。
5、根据权利要求1、2所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其特征在于：所述的CPU选取Atmega16L芯片，配置有锁存器74LS373和存储器FM1608，U5的地址/数据线40～33端分别接U7的D0～D7端和R15的11～19端，U7和R15的8条地址线相接，U5的地址线22～26端分别接R15的25、24、21、23、2端，U5的控制线14、27、28端分别接R15的27、20、22端，U5的17～20、4～5端接显示电路；U5的10端接电源电路；U5的9端接复位电路；U5的6～7端接R19的6～7端；U5的32端接U8的6端。
6、根据权利要求1、2所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其特征在于：所述的U8为CPU进行A/D转换提供精确基准电压，其电压值5V。
7、根据权利要求1、2所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其特征在于：步进电机驱动油针在直线方向上作左右移动。
8、根据权利要求1、2所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其特征在于：步进电机功率0.48瓦，电压12V，电流0.04A，转矩300gf.cm。
9、根据权利要求1、2所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其特征在于：油针开度为0～5毫米，转角总角度0～2400度。
10、根据权利要求1、2所述的控制涡轮喷气发动机油量的控制装置，其特征在于：所述的控制装置可用于5～30公斤推力的微小型涡轮喷气发动机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2004100047894A CN1560452A (zh) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | 一种控制微小型涡轮喷气发动机油量的控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2004100047894A CN1560452A (zh) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | 一种控制微小型涡轮喷气发动机油量的控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1560452A true CN1560452A (zh) | 2005-01-05 |
Family
ID=34439648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2004100047894A Pending CN1560452A (zh) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | 一种控制微小型涡轮喷气发动机油量的控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1560452A (zh) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101545916B (zh) * | 2008-03-26 | 2011-09-14 | 凯迈(洛阳)机电有限公司 | 一种cw型电涡流测功机转速测量电路和测量方法 |
| CN101598067B (zh) * | 2009-07-10 | 2013-09-18 | 哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 | 燃气轮机自动起动的控制方法 |
| CN104634572A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-05-20 | 西安交通大学 | 一种微小型高速透平机械数据采集显示系统 |
| CN104696077A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-06-10 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 燃料流量调节方法和pid控制器 |
| CN104819847A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-08-05 | 四川迈迪测控技术有限公司 | 一种微型涡喷航空发动机地面测控系统 |
| CN105649782A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-08 | 西北工业大学 | 一种微/小型喷气发动机燃油控制系统及控制方法 |
| CN106323640A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 中航空天发动机研究院有限公司 | 一种航空发动机加减速供油试验方法 |
| CN107255050A (zh) * | 2017-08-05 | 2017-10-17 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种微小型航空发动机燃油控制系统与起动控制方法 |
| CN109356727A (zh) * | 2017-07-28 | 2019-02-19 | 通用电气阿维奥有限责任公司 | 控制气体发生器的输出的系统及控制其功率和转矩输出的方法 |
| CN109578149A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-05 | 中国航发南方工业有限公司 | 转速信号调理电路及电子控制器 |
| CN109681330A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-04-26 | 成立航空技术有限公司 | 一种航空航天用燃油流量调节装置及其调节应用方法 |
| CN113848726A (zh) * | 2021-10-14 | 2021-12-28 | 北京航空航天大学 | 系统控制器的设计方法、装置及电子设备 |
| CN115014790A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-06 | 南京航空航天大学 | 装配陶瓷基复合材料叶片的涡喷发动机试验装置及方法 |
-
2004
- 2004-03-11 CN CNA2004100047894A patent/CN1560452A/zh active Pending
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101545916B (zh) * | 2008-03-26 | 2011-09-14 | 凯迈(洛阳)机电有限公司 | 一种cw型电涡流测功机转速测量电路和测量方法 |
| CN101598067B (zh) * | 2009-07-10 | 2013-09-18 | 哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 | 燃气轮机自动起动的控制方法 |
| CN104634572A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-05-20 | 西安交通大学 | 一种微小型高速透平机械数据采集显示系统 |
| CN104696077B (zh) * | 2015-01-28 | 2018-07-17 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 燃料流量调节方法和pid控制器 |
| CN104696077A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-06-10 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 燃料流量调节方法和pid控制器 |
| CN104819847A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-08-05 | 四川迈迪测控技术有限公司 | 一种微型涡喷航空发动机地面测控系统 |
| CN104819847B (zh) * | 2015-04-20 | 2017-03-08 | 四川迈迪测控技术有限公司 | 一种微型涡喷航空发动机地面测控系统 |
| CN106323640A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 中航空天发动机研究院有限公司 | 一种航空发动机加减速供油试验方法 |
| CN105649782A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-08 | 西北工业大学 | 一种微/小型喷气发动机燃油控制系统及控制方法 |
| CN105649782B (zh) * | 2015-12-31 | 2017-09-26 | 西北工业大学 | 一种微/小型喷气发动机燃油控制系统及控制方法 |
| CN109356727A (zh) * | 2017-07-28 | 2019-02-19 | 通用电气阿维奥有限责任公司 | 控制气体发生器的输出的系统及控制其功率和转矩输出的方法 |
| US11162433B2 (en) | 2017-07-28 | 2021-11-02 | Ge Avio S.R.L. | Method of controlling gas generator power and torque output |
| CN107255050A (zh) * | 2017-08-05 | 2017-10-17 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种微小型航空发动机燃油控制系统与起动控制方法 |
| CN107255050B (zh) * | 2017-08-05 | 2019-02-15 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种微小型航空发动机燃油控制系统与起动控制方法 |
| CN109578149A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-05 | 中国航发南方工业有限公司 | 转速信号调理电路及电子控制器 |
| CN109681330A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-04-26 | 成立航空技术有限公司 | 一种航空航天用燃油流量调节装置及其调节应用方法 |
| CN109681330B (zh) * | 2019-03-06 | 2024-04-16 | 成立航空股份有限公司 | 一种航空航天用燃油流量调节装置及其调节应用方法 |
| CN113848726A (zh) * | 2021-10-14 | 2021-12-28 | 北京航空航天大学 | 系统控制器的设计方法、装置及电子设备 |
| CN113848726B (zh) * | 2021-10-14 | 2023-11-17 | 北京航空航天大学 | 系统控制器的设计方法、装置及电子设备 |
| CN115014790A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-06 | 南京航空航天大学 | 装配陶瓷基复合材料叶片的涡喷发动机试验装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1560452A (zh) | 一种控制微小型涡轮喷气发动机油量的控制装置 | |
| CN1740542A (zh) | 双燃料发动机电喷系统控制方法及装置 | |
| CN1294352C (zh) | 涡轮喷气发动机的燃油调节器 | |
| CN101787931A (zh) | 一体化柴油机数字电子调速器 | |
| CN2782950Y (zh) | 一种大功率电控汽油发电机组 | |
| CN1924345A (zh) | 智能进角限速点火器 | |
| CN108119234B (zh) | 可变压缩比内燃机 | |
| CN1317500C (zh) | 发动机的燃料喷射控制装置 | |
| CN201096020Y (zh) | 发动机电子调速器 | |
| CN200999684Y (zh) | 柴油机液压起动装置 | |
| CN107869394A (zh) | 一种柴油机电子调速器执行机构 | |
| CN111305955A (zh) | 调速器执行器 | |
| CN101178044B (zh) | 可变供油速率电控单体泵 | |
| CN2839578Y (zh) | 一种柴油机电液调速器的执行器 | |
| CN220909984U (zh) | 齿轮泵吸油系统和工程机械 | |
| US7698890B1 (en) | Propulsion system | |
| CN201326461Y (zh) | 一种电子调速器与柴油机的连接机构 | |
| CN2632340Y (zh) | 隔膜压缩机的压力补油装置 | |
| CN209743075U (zh) | 一种新型燃料泵总成 | |
| CN117028247A (zh) | 齿轮泵吸油系统和工程机械 | |
| CN202082004U (zh) | 智能控制化油器 | |
| CN218844439U (zh) | 一种可变气门柴油机控制系统 | |
| CN214063143U (zh) | 一种小型单缸柴油发动机电控调速装置 | |
| KR19990059846A (ko) | 터보 챠저 제어 장치 | |
| CN2577312Y (zh) | 机电冗余电子调速器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |