專利名稱：航空器柴油發(fā)動機(jī)用的發(fā)動機(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)動機(jī)用的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，用于控制由致動器所致動的噴射閥、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)動機(jī)控制系統(tǒng)包括多個傳感器以及與所述多個傳感器和致動器相連接的調(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)動車柴油發(fā)動機(jī)，以驅(qū)動螺旋槳式航空器。這種航空器柴油發(fā)動機(jī)利用用以實現(xiàn)指定充氣壓力的渦輪增壓器以及共軌噴射方式來進(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器進(jìn)行致動。非冗余設(shè)計的致動器的控制是基于由傳感器所生成的傳感器信號并利用發(fā)動機(jī)控制器而進(jìn)行的。然而，在發(fā)動機(jī)控制器發(fā)生故障的情況下，不再能保證柴油發(fā)動機(jī)的可靠運(yùn)行，并且實際上，當(dāng)配置了這種發(fā)動機(jī)作為航空器柴油發(fā)動機(jī)時，結(jié)果無法接受。因此，本發(fā)明的目的是為航空器柴油發(fā)動機(jī)的控制閥的非冗余設(shè)計的致動器指定冗余設(shè)計的簡單控制器，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)計的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)實現(xiàn)了上述目的。本發(fā)明的優(yōu)選實施例為從屬權(quán)利要求的主題。一種螺旋槳式航空器的航空器柴油發(fā)動機(jī)用的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，用于控制由非冗余設(shè)計的致動器所致動的噴射閥、充氣壓力控制閥、共軌壓力控制閥和螺旋槳控制閥，該發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)包括多個傳感器以及與所述多個傳感器和致動器連接的調(diào)節(jié)裝置，其中，該發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置有兩個發(fā)動機(jī)控制單元，即第一發(fā)動機(jī)控制單元和第二發(fā)動機(jī)控制單元，這兩個發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元和第二發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元一起供電的繼電器選擇性地連接至致動器，其中，這兩個發(fā)動機(jī)控制單元分別配備有診斷功能，該診斷功能用于計算這兩個發(fā)動機(jī)控制單元各自通過所登記的故障而確定出的健康級(A和B)，第一發(fā)動機(jī)控制單元和第二發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元的健康級(A)低于第二發(fā)動機(jī)控制單元的健康級(B)，則中斷向繼電器的供電，從而第二發(fā)動機(jī)控制單元經(jīng)由已釋放的繼電器而自動連接至致動器，由此提供了航空器柴油發(fā)動機(jī)用的冗余設(shè)計的發(fā)動機(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)行通信的兩個發(fā)動機(jī)控制單元的連接使得能夠根據(jù)計算出的健康級進(jìn)行自動切換。如果向第一發(fā)動機(jī)控制單元的供電失敗，或者第一發(fā)動機(jī)控制單元出現(xiàn)故障，則第二發(fā)動機(jī)控制單元自動啟動。由于兩個發(fā)動機(jī)控制單元彼此沒有直接連接，因此即使其中一個發(fā)動機(jī)控制單元的輸出存在故障，另一個發(fā)動機(jī)控制單元也不
3受影響。此外，在最嚴(yán)重故障模式中，繼電器的故障并沒有導(dǎo)致整個發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元來控制相關(guān)輸出。 如果繼電器觸點具有高阻抗，則第一發(fā)動機(jī)控制單元的觸點通常可能是激活狀態(tài)。還可以經(jīng)由第二發(fā)動機(jī)控制單元來進(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)計的傳感器和重要性低的非冗余設(shè)計的傳感器被分配至航空器柴油發(fā)動機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，繼電器經(jīng)由能夠手動啟動的開關(guān)連接，其中飛行員能夠利用供電的手動中斷來執(zhí)行向第二發(fā)動機(jī)控制單元的切換。也就是說，由于實際上發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)不能檢測到100%的故障，因此飛行員也能夠強(qiáng)制切換至第二發(fā)動機(jī)控制單元。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，警告燈連接至第一發(fā)動機(jī)控制單元和第二發(fā)動機(jī)控制單元這兩者，以通過信號通知非最大的健康級(A、B)。為了在這兩個發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元和第二發(fā)動機(jī)控制單元的診斷功能包括對故障的登記以及基于所確定出的故障對健康級的計算，其中，所述故障根據(jù)所述故障對于發(fā)動機(jī)操作的重要性而具有不同的權(quán)重。與健康級有關(guān)的故障大致包括短路、缺陷傳感器、過電壓、過轉(zhuǎn)動速度、軌道壓力或充氣壓力過高或過低、不具備串行通信等。
具體實施例方式將利用附圖
來更詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的冗余設(shè)計的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的實施例的示例，其中附圖表示兩個發(fā)動機(jī)控制器與航空器柴油發(fā)動機(jī)的組合的電路圖。該發(fā)動機(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)動機(jī)控制器)的屬于航空業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)的兩個全數(shù)字發(fā)動機(jī)控制單元，即第一發(fā)動機(jī)控制單元1(FADEC A)和第二發(fā)動機(jī)控制單元2(FADEC B)；這兩個發(fā)動機(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)動機(jī)4連接，并且分別與電源 2U22連接。航空器柴油發(fā)動機(jī)具有4個噴射閥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，其中為了致動的目的而將各閥分別分配至非冗余設(shè)計的致動器5’ 11’。航空器柴油發(fā)動機(jī)4還配備有對于發(fā)動機(jī)操作重要且由此采用冗余設(shè)計(例如，轉(zhuǎn)動速度和計劃性能等)的多個傳感器12以及對于發(fā)動機(jī)操作不太重要且由此采用非冗余設(shè)計的傳感器13。冗余設(shè)計的傳感器12的連接點12’和非冗余設(shè)計的傳感器13的連接點13，與兩個發(fā)動機(jī)控制單元1和2(FADEC A和FADEC B)的相應(yīng)連接點12”和13”連接。相反，為了進(jìn)行閥設(shè)置而配置的致動器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)由能夠手動致動的開關(guān)23連接至發(fā)動機(jī)控制單元 1。在兩個發(fā)動機(jī)控制單元1和2上分別設(shè)置有控制閥連接點5” 8”以及控制閥連接點 9” 11”，其中控制閥連接點5” 8”是為了經(jīng)由繼電器14 17來控制噴射閥5 8的致動器5’ 8’，而控制閥連接點9” 11”是為了經(jīng)由繼電器18、19和20來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的致動器9’ 11’。另外，各發(fā)動機(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21’和22’，并且還分別具有各自與警告燈對和25連接的連接點M’、25’。最后，繼電器連接點23’也設(shè)置在第一發(fā)動機(jī)控制單元1上，以經(jīng)由開關(guān)23與繼電器14 20連接。第一發(fā)動機(jī)控制單元1(FADEC A)或第二發(fā)動機(jī)控制單元2(FADEC B)的噴射閥連接點和控制閥連接點5” 11”分別經(jīng)由繼電器14 20的其中一個繼電器與噴射閥5 8或各控制閥9 11的致動器5’ 11’連接。為了在兩個發(fā)動機(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)以及與各個發(fā)動機(jī)控制單元1和2相對應(yīng)的總線連接點而相互連接。因此，存在兩個相同的發(fā)動機(jī)控制器(FADEC A和FADEC B)， 這兩個發(fā)動機(jī)控制器可以經(jīng)由串行總線26彼此進(jìn)行通信，分別啟動這兩個發(fā)動機(jī)控制器， 且啟動的發(fā)動機(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)動機(jī)4上的閥(5 11)的致動器5’ 11’連接以便控制這些閥。這兩個發(fā)動機(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)處的短路的檢測，過電壓、缺陷傳感器、過轉(zhuǎn)動速度、充氣壓力或軌道壓力過高或過低、不具備串行通信以及其它故障的檢測。診斷功能分別計算所謂的健康級A 和B，其中在健康級A和B中，可能發(fā)生的故障具有不同的權(quán)重。也就是說，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下降得較少。這兩個發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元1 (FADEC A) 還包括將計算出的兩個健康級A和B彼此進(jìn)行比較的比較器。如果這兩個健康級相同(A = B)，或者第一發(fā)動機(jī)控制單元1的健康級大于第二發(fā)動機(jī)控制單元2的健康級(A > B)，則第一發(fā)動機(jī)控制單元1使連接板3上的繼電器通電，由此經(jīng)由致動器5’ 11’進(jìn)行控制。 然而，如果第二發(fā)動機(jī)控制單元2 (FADEC B)的健康級B的值比健康級A的值大，則使繼電器14 20斷電，從而如圖所示，第二發(fā)動機(jī)控制單元2(FADEC B)經(jīng)由致動器5’ 11’進(jìn)行控制。此外，分別與各發(fā)動機(jī)控制單元1和2連接的警告燈M、25以信號通知未實現(xiàn)最大健康級A或B。由于實際上不可能進(jìn)行100%的故障檢測，因而飛行員還可以選擇經(jīng)由開關(guān)23來斷開繼電器14 20和第一發(fā)動機(jī)控制單元1之間的連接，由此手動將繼電器14 20切換至第二發(fā)動機(jī)控制單元2。在與第一發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元2自動啟動。此外，在第一發(fā)動機(jī)控制單元1發(fā)生故障的情況下，第二發(fā)動機(jī)控制單元2由于繼電器未通電而自動啟動。附圖標(biāo)記列表1第一發(fā)動機(jī)控制單元(FADEC A)2第二發(fā)動機(jī)控制單元(FADEC B)3連接板4航空器柴油發(fā)動機(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的致動器5” 11”1、2的噴射/控制閥連接點124的冗余設(shè)計的傳感器13 4的非冗余設(shè)計的傳感器
12，、13，4上的傳感器連接點12”、13” 1、2上的傳感器連接點14 20 3上的繼電器21、22 1、2 的電源23手動開關(guān)23’ 1的繼電器連接點24、25 1、2 的警告燈26串行總線26，1、2上的總線連接點
權(quán)利要求
1.一種螺旋槳式航空器的航空器柴油發(fā)動機(jī)(4)用的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用于控制由非冗余設(shè)計的致動器(5’ 11’ )所致動的噴射閥、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)動機(jī)控制系統(tǒng)包括多個傳感器(12、13)以及與所述多個傳感器和所述致動器連接的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)還包括第一發(fā)動機(jī)控制單元和第二發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元和所述第二發(fā)動機(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器(5’ 11’)，其中，所述第一發(fā)動機(jī)控制單元和所述第二發(fā)動機(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算各自通過所登記的故障而確定出的健康級(A和B)，所述第一發(fā)動機(jī)控制單元和所述第二發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元的健康級(A)低于所述第二發(fā)動機(jī)控制單元的健康級(B) 的情況下，中斷對所述繼電器(14 20)的供電，并且所述第二發(fā)動機(jī)控制單元( 經(jīng)由已釋放的所述繼電器(14 20)而自動連接至所述致動器(5’ 11’)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，重要性高的冗余設(shè)計的傳感器(1 和重要性低的非冗余設(shè)計的傳感器(1 被分配至所述航空器柴油發(fā)動機(jī)G)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器(14 20)經(jīng)由能夠手動啟動的開關(guān)連接，并且飛行員能夠通過手動中斷供電來執(zhí)行向所述第二發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元和所述第二發(fā)動機(jī)控制單元(1、幻這兩者上，用于以信號通知非最大的健康級(A、B)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(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)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一發(fā)動機(jī)控制單元和所述第二發(fā)動機(jī)控制單元(1、2)的診斷功能包括對故障進(jìn)行登記以及基于確定的故障對健康級進(jìn)行計算，其中，所述故障根據(jù)所述故障對于發(fā)動機(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)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，與健康級有關(guān)的故障大致包括短路、缺陷傳感器、過電壓、過轉(zhuǎn)動速度、軌道壓力或充氣壓力過高或過低、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)動機(jī)用的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，用于控制由非冗余的致動器所致動的噴射閥、充氣壓力閥、共軌壓力閥和螺旋槳控制閥，該發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)包括多個傳感器以及與所述多個傳感器和致動器連接的調(diào)節(jié)裝置，該發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置有兩個發(fā)動機(jī)控制單元，即第一發(fā)動機(jī)控制單元和第二發(fā)動機(jī)控制單元，這兩個發(fā)動機(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，這兩個發(fā)動機(jī)控制單元利用串行總線彼此連接，并且能夠通過利用第一發(fā)動機(jī)控制單元一起供電的繼電器選擇性地連接至致動器。這兩個發(fā)動機(jī)控制單元各自具有診斷功能，該診斷功能用于計算各自由檢測到的故障而確定的健康級(A和B)，這兩個發(fā)動機(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)動機(jī)控制單元的健康級(A)低于第二發(fā)動機(jī)控制單元的健康級(B)，則中斷向繼電器的供電，從而第二發(fā)動機(jī)控制單元經(jīng)由已釋放的繼電器而自動連接至致動器，由此創(chuàng)建了航空器柴油發(fā)動機(jī)用的冗余發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)。本發(fā)明的核心在于根據(jù)計算出的健康級，能夠經(jīng)由繼電器自動切換彼此進(jìn)行通信的兩個發(fā)動機(jī)控制單元的連接。
文檔編號F02D41/26GK102245877SQ200980149195
公開日2011年11月16日 申請日期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 申請人:飛樂特飛機(jī)發(fā)動機(jī)有限公司