JP2016537561A - 航空機エンジンのための点火装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも２つのスパークプラグを備える航空機エンジンに点火するための装置であって、装置が電源、第１スパークプラグに電力を供給するための第１パス（３）、および第２スパークプラグに電力を供給するための第２パス（４）を備え、前記パス（３，４）がＦＡＤＥＣタイプの制御システムによって制御される電源の分配手段（５）によって電源に接続され、前記分配手段（５）は、前記第１パス（３）または前記第２パス（４）に電力を交互に供給するように構成された第１回路（６）、および前記第１パス（３）および第２パス（４）に同時に電力を供給するための第２回路（７）を備え、装置は始動中に第１回路（６）または第２回路（７）のいずれかを使用するように構成された航空機エンジンに点火するための装置に関する。

Description

本発明は、特に、電力をスパークプラグに供給するために意図されているエンジンに点火するための装置に関する。本装置は、特に航空機ガスタービンのための高出力発電機に適用する。

エンジンが始動されるとき、エンジンの空気および燃料の混合物に点火するスパークを発生させるために、電力源からスパークプラグに電気が供給される。スパークは、電極間で高電圧放電を発生させるコンデンサから得られる。一般に、全てのスパークプラグは、同一の電力源によって電力が供給され、電力源は、数個のスパークプラグに同時に点火するための十分な電力を供給することができる。それぞれのスパークプラグに電力を独立して供給するために、スパークプラグは、他のスパークプラグの電源パスから切り離された電源パスによって電力源に接続されている。

さらに、点火装置は、電気接続で循環する信号によって１つ以上のスパークプラグに点火するために前記装置の要求を送信する制御システムによって制御することができる。航空学では、高出力発電機は、例えば、ＦＡＤＥＣタイプ（全デジタル電子式エンジン制御装置）の電子制御システムによって制御される。ＦＡＤＥＣは、センサ、制御装置、飛行装置およびパイロットからの限定された量の情報を受信する複数チャネルのコンピュータである。ＦＡＤＥＣは、ＦＡＤＥＣに格納された手順に従って、これらのデータを解析し、制御要求を飛行装置に送信することによって応答する。

スパークプラグを節約し、損耗を回避するために、それぞれの始動で単一のスパークプラグの使用を交互に入れ替えて、始動で単一のスパークプラグを使用することが有利である。

米国特許第７５０９８１２号明細書には、例えば、発電機および同一エンジンの２つのスパークプラグの点火を管理することができる制御システムを備える装置が記載されている。米国特許第７５０９８１２号明細書には、特に、１つの第１スパークプラグを使用してエンジンに点火でき、点火されたエンジンを独立して維持するのに十分な回転速度にエンジンを加速させるために、第２スパークプラグを使用することができるようにする方法が記載されている。故障に関連した、方法の特定のケースは、第１スパークプラグが使用可能でない場合、エンジンに点火するために第２スパークプラグを使用することを可能にする。

米国特許第６１９５２４７号明細書では、本発明は、２つの２重の接続によって点火回路に接続された２つのチャネルを備える制御システムを有する、２つのスパークプラグを備える点火回路に関する。したがって、それぞれのチャネルは、他のチャネルの機能不良のリスクに対して始動を保証するために、２つのスパークプラグの点火を管理することができる。

しかしながら、これらの装置は、スパークプラグへの電源を交互に入れ替えることを直接管理するために、制御システムを使用する。前記装置は、特に、スパークプラグに電力を供給するためのそれぞれのパスのために制御システムの１つのチャネルを使用することを必要とし、これは、他の飛行装置を管理することが必要とされる制御システムに対して不利である。

米国特許第７５０９８１２号明細書 米国特許第６１９５２４７号明細書

本発明によって対処される問題は、この欠点を克服し、制御システムの単一のチャネルのみを使用することを可能にする点火装置を提案することである。

このために、少なくとも２つのスパークプラグを備える航空機エンジンに点火するための装置は、電源、第１スパークプラグに電力を供給するための第１パス、および第２スパークプラグに電力を供給するための第２パスを備え、前記パスは、電源の分配手段によって電源に接続されている。

本装置は、前記分配手段が、前記第１パスまたは前記第２パスに交互に電力を供給するように構成された第１回路、および前記第１および第２パスに同時に電力を供給するための第２回路を備え、装置が、始動中に第１回路または第２回路のいずれかを使用するように構成されている点で優れている。

それゆえに、本装置は、前記装置が第１回路によって単一のスパークプラグを使用して、または第２回路によって同時に２つのスパークプラグを使用してエンジンを始動できるようにする、装置自身の分配手段を有する。制御システムは、スパークプラグを点火するためのそれぞれのパスを直接管理しない。

一緒にまたは独立して取ることができる本発明の様々な実施形態によれば、
分配手段は、第１回路または第２回路のいずれかを電源に接続するように構成された第１の単安定リレーを備える、
第１の単安定リレーは時間遅延リレーである、
分配手段は、第１回路を第１パスまたは第２パスに交互に接続するように構成された第２の２コイルの双安定リレーを備える、
分配手段は、電源への第２の双安定リレーの２コイルの接続を交互に入れ替えるように構成された第３の双安定リレーを備える、
ＬＰ入力によって前記分配手段に接続された単一の電気接続を使用する第１回路によってエンジンの始動を組織化することができる制御システム、
ＬＰ入力は、第１の単安定リレーおよび第３の双安定リレーを同時に作動させるように構成されている、
制御システムはＦＡＤＥＣタイプである、
制御システムは、低電圧信号によって制御される、
スパークプラグは半導体スパークプラグである、
点火装置は高出力発電機である、
分配手段および第１および第２パスは、高出力ハウジングに組み込まれている。

本発明は、エンジンに点火するための装置を備える航空機にも関する。

添付図面の図は、本発明がどのように実施することができるかについて明瞭な理解を与える。これらの図では、同一の参照符号は、同様の要素を意味する。

本発明の特定の実施形態にかかる点火装置を概略的に示す図である。 本発明の特定の実施形態にかかる方法のブロック図である。

図１では、示された点火装置１は、航空機エンジンの高出力発電機である。発電機は、（図１に示していない）電源、例えば、電源の相２に２８Ｖの電圧を供給するバッテリ、第１スパークプラグに電力を供給するための第１パス３、および第２スパークプラグに電力を供給するための第２パス４を備える（スパークプラグは図１に示されていない）。スパークプラグは、電極間に空気を有する従来のスパークプラグ、または半導体スパークプラグであってもよい。従来のスパークプラグがおよそ２０ｋＶの放電電圧を必要とする一方で、半導体スパークプラグは、およそ３ｋＶの電圧を必要とする。

第１および第２パス３，４は、第１回路６および第２回路７を備える電源の分配手段５によって電源に接続されている。分配手段５および第１パス３および第２パス４は、望ましくは高出力発電機の高出力ハウジングに組み込まれている。

始動で単一のスパークプラグのみを使用するために、第１回路６は、第１パス３または第２パス４に電力を供給するように構成されている。さらに、前記第１および第２パス３，４は、スパークプラグが長期間にわたって等しく使用されるように、交互に電力が供給される。しかしながら、第２回路７は、第１および第２パス３，４によって、２つのスパークプラグに同時に電力を供給するように構成されている。

装置１は、始動中に第１回路６または第２回路７のいずれかを使用するように構成されている。それゆえに、通常の始動中、第１回路６は、単一のスパークプラグのみを使用するように電力が供給される。例えば、２つのスパークプラグによってエンジンの始動を保証することが必要とされる他の状況、例えば極低温での状況がある。このケースでは、装置１は、２つのスパークプラグに同時に電力を供給するために、したがってエンジンをより容易に始動するために第２回路７を使用する。

このために、分配手段５は、電源によって供給される電流を選択回路の方に向かわせる、第１回路６および第２回路７に配置された電気リレー８，９，１０を備える。電気リレー８，９，１０は、電気接続を切り替えることができる部品である。例えば、コイルが作動すると、２つの位置間で接点または遮断スイッチのような機械要素を移動させる、コイルを備える電気機械リレーがある。

第１の単安定リレー８は、電源を第１回路６または第２回路７のいずれかに接続する。単安定リレー８は、コイルに電力が供給されない第１位置と、コイルに電力が供給される第２位置との間で接点を移動させる。第２位置の接点は、コイルに電力が供給される場合にのみ実現される。コイルに電力が供給されなくなると、接点は第１位置に戻る。第１リレー８は、２つの電源回路６，７の開始時に作動するように配置されている。

それゆえに、第１リレー８が作動するとき、スパークプラグの電源は、交互に入れ替わるモードでは、単一のスパークプラグに実現される。第１リレー８が作動しないとき、２つのスパークプラグの電源は、同時に実現される。

第１回路６のための時間に電力が供給されるスパークプラグのパス３，４に接続することができるようにするために、したがって他のスパークプラグに間違って電力を供給するリスクを回避するために、第１の単安定リレー８は、時間遅延リレーであるのが有利である。

分配手段５は、第１回路６を第１パス３または第２パス４に交互に接続するように構成された第２の２コイルの双安定リレー９を備える。双安定リレーは、コイルにもはや電力が供給されない位置に留まることを除いて、単安定リレーと同一の要素を備える。２コイルの双安定リレーに対して、第１コイルに電力が供給されるとき、第１コイルは、第１位置で点火のスイッチを入れ、第２コイルに電力が供給されるとき、第２コイルは、第２位置で点火のスイッチを入れる。所望の位置で点火のスイッチを入れるために、対応するコイルに電力を供給することが必要である。

図１では、第２の２コイルの双安定リレー９は、３つの接続１１，１２，１３を有し、第１の接続１１は、電源の相２および２つのコイルの両方に接続されている。残りの２つの接続１２，１３は、それぞれ、コイルの１つをアースに接続する。

分配手段は、電源の相２への第２の双安定リレー９の２コイルの接続を交互に入れ替える第３の双安定リレー１０を備える。このために、第３の双安定リレー１０は、第２の双安定リレー９の第１コイルをアースに接続する第１位置、および第２の双安定リレーの第２コイルをアースに接続する第２位置を有する。２つの位置に対して、１つのコイルのみに電力が供給され、残りのコイルは、電源の相２に接続されない。単一のスパークプラグに電力が供給されるケースでは、第３の双安定リレー１０は、第２の双安定リレー９の接点の変更を自動的に引き起こすように使用され、それゆえに、電力が供給されるパス３，４の変更の効果を有する。

点火装置１は、第１回路６によって交互に入れ替わるモードでエンジンの始動を制御するように構成された（図１に示していない）ＦＡＤＥＣタイプの制御システムも備える。制御システムは、低電圧信号を伝送することが意図されたＬＰタイプ入力１４（ＬＰは低電力を表す）によって単一の電気接続によって前記分配手段５に接続されている。それゆえに、１つの制御システムのチャネルのみが、制御システムを高出力発電機に接続するために使用される。

ＬＰ入力１４は、第１の単安定リレー８および第３の双安定リレー１０を実質的に同時に作動させることを可能にする。ＬＰ入力１４が信号を受信するとき、第１リレー８および第３リレー１０は作動する。第１の単安定リレー８は、単一のスパークプラグを使用して始動するために、第１回路６を電源の相２に接続し、第３の双安定リレー１０は、接続１１，１２，１３によって電源に接続される第２の双安定リレー９のコイルを変更する。それゆえに、このコイルの電源の変更は、第２の双安定リレー９の接点に対する変更を引き起こし、したがってスパークプラグの電源パス３，４を交互に入れ替える。

信号がＬＰ入力１４に伝送されるとすぐに、第１回路６が選択され、始動のために使用されるスパークプラグが自動的に交互に入れ替えられる。しかしながら、信号がＬＰ入力１４に送信されない場合、スパークプラグに点火する働きをするものは、２つのコイルに同時に電力を供給する第２回路７である。

回路６，７は、回路６，７の１つで循環する電流が反対方向に他の回路に入っていくことを回避するダイオード１５，１６をさらに備える。第１および第２回路６，７は、スパークプラグに電力を供給するために、２つのパス３，４の領域で接続されている。

図２に示され２つのスパークプラグを備えるエンジンのための点火装置１の使用と関連付けられた方法１９は、
ａ）エンジンの始動を制御するステップ２０と、
ｂ）交互に入れ替えられる制御モードが要求されたことを確認するステップ２１と、
ｃ）条件ｂ）が満たされた場合、交互に入れ替えられた前の始動中に使用されなかったスパークプラグを選択して第１スパークプラグを選択するステップ２２と、
ｄ）ステップｃ）で選択されたスパークプラグのパスに電源の接続を移動させるステップ２３，２４と、
ｅ）条件ｂ）が満たされていない場合、２つのスパークプラグのパスへ電源の接続を移動させるステップ２５と、
ｆ）電源に接続されたスパークプラグに電力を供給するステップ２６と
を含む。

したがって、この方法１９は、エンジンのスパークプラグの交互に入れ替えられる始動モードからスパークプラグの同時の始動モードに自動的に変更できるようにし、また、その逆も同様に自動的に変更できるようにする。さらに、エンジンの始動モードを規定するために、両モードの１つ、このケースでは同時のモードの制御に関する単一の情報を有することには十分である。

Claims (12)

1. 少なくとも２つのスパークプラグを備える航空機エンジンに点火するための装置であって、装置が電源、第１スパークプラグに電力を供給するための第１パス（３）、および第２スパークプラグに電力を供給するための第２パス（４）を備え、前記パス（３，４）が電源の分配手段（５）によって電源に接続された航空機エンジンに点火するための装置において、前記分配手段（５）は、前記第１パス（３）または前記第２パス（４）に交互に電力を供給するように構成された第１回路（６）、および前記第１パス（３）および第２パス（４）に同時に電力を供給するための第２回路（７）を備え、装置は始動中に第１回路（６）または第２回路（７）のいずれかを使用するように構成されていることを特徴とする、航空機エンジンに点火するための装置。
2. 分配手段（５）は、第１回路（６）または第２回路（７）のいずれかを電源に接続するように構成された第１の単安定リレー（８）を備える、請求項１に記載の航空機エンジンに点火するための装置。
3. 第１の単安定リレー（８）は時間遅延リレーである、請求項２に記載の航空機エンジンに点火するための装置。
4. 分配手段（５）は、第１回路（６）を第１パス（３）または 第２パス（４）に交互に接続するように構成された第２の２コイルの双安定リレー（９）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の航空機エンジンに点火するための装置。
5. 分配手段（５）は、電源への第２の双安定リレー（９）の２コイルの接続を交互に入れ替えるように構成された第３の双安定リレー（１０）を備える、請求項４に記載の航空機エンジンに点火するための装置。
6. 低電圧信号を伝送するための入力（１４）によって、前記分配手段（５）に接続された単一の電気接続を使用する第１回路（６）によって、エンジンの始動を組織化することができる制御システムを備える、請求項５に記載の航空機エンジンに点火するための装置。
7. 入力（１４）は、第１の単安定リレー（８）および第３の双安定リレー（１０）を同時に作動させるように構成されている、請求項６に記載の航空機エンジンに点火するための装置。
8. 制御システムは複数チャネルのコンピュータである、請求項７に記載の航空機エンジンに点火するための装置。
9. スパークプラグは半導体スパークプラグである、請求項１から８のいずれか一項に記載の航空機エンジンに点火するための装置。
10. 点火装置は高出力発電機である、請求項１から９のいずれか一項に記載の航空機エンジンに点火するための装置。
11. 分配手段（５）および第１および第２パス（３，４）は、高出力ハウジングに組み込まれている、請求項１０に記載の航空機エンジンに点火するための装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の航空機エンジンに点火するための装置（１）を備える、航空機。

Images