【技术实现步骤摘要】
适用负碳多燃料的航空活塞发动机冗余燃油喷射控制系统
[0001]本专利技术涉及航空活塞发动机
，尤其涉及燃用多燃料的二冲程两缸航空活塞发动机燃油喷射控制领域，具体讲，涉及一种燃用多燃料的二冲程两缸航空活塞发动机的冗余燃油喷射系统。
技术介绍
[0002]随着通用航空的快速发展，航空活塞发动机更加注重于续航能力、燃油消耗率、发动机的可靠性以及未来航空行业对于排放的要求。由于石油资源有限，并日趋枯竭，世界各国都在寻找柴油的替代燃料。使用负碳生物燃料代替传统的化石燃料作为航空活塞发动机的燃料成为新的解决方案。如CN103890146所提到的，是指在制造时从大气除去的二氧化碳多于从燃烧排放的二氧化碳以及因用以制造所述燃料的工艺而添加的二氧化碳的燃料(J.A.Mathews,
ꢀ“
Carbon
‑
negative biofuels”,Energy Policy36(2008)第940
‑
945页)。区别于传统化石燃料，负碳生物燃料从生物燃料的生产加工到燃烧排放整个生命周期的碳排放量总和为负。并且发展使用负碳生物燃料的航空发动机替代排放污染高的传统航空活塞发动机有利于实现双碳目标。
[0003]同时随着电子控制技术的日益成熟，电控燃油喷射技术已在逐步取代机械喷射技术，电控喷射技术是以发动机转速和负荷为基础，采集传感器信号，经过数学模型计算处理后将控制指令发送至相关执行机构，执行预定的控制功能，从而使发动机在实时工况和外界工作条件下始终处于最佳的燃烧状态。>[0004]航空活塞发动机燃油喷射系统需要用双发动机控制系统协同控制发动机，即由主发动机燃油喷射控制系统和备份发动机燃油喷射控制系统进行航空活塞发动机冗余控制，提高航空活塞发动机的可靠性，以避免控制系统发生故障时，飞机有可能发生的灾难性事故。如中国专利CN106593671A，《一种基于ETPU四缸柴油机冗余燃油喷射方法》中提出了采用双发动机控制器协作控制发动机，由主发动机控制器和辅发动机控制器分别进行发动机冗余控制。该发动机主控制器和辅控制器分别控制4路喷油信号，当4路主喷油信号在工作时，4路辅助喷油信号不参与控制；当主喷信号出现故障时，4路辅助信号投入工作。然而该冗余燃油喷射方法只对主辅两套控制器进行了双冗余，当燃油喷射系统的执行机构出现故障时，这样的控制方法并不能实现冗余功能。
[0005]中国专利CN113050408A，《一种船舶柴油机冗余控制系统》中提出了增加一个备用ECU 的办法，即通过连接器将主ECU和备用ECU连接。当主ECU故障时，即刻切换到备用ECU。通过两个独立设置的冗余控制单元，使得冗余控制系统能在任何一个冗余控制单元故障的情况下均能独立的对柴油机进行控制。并且两个冗余控制单元还通过CAN进行连接，使得两个冗余控制单元能实现信息互通。CAN设置有独立的两组线，能在任一CAN线路故障的情况下，通过另一CAN实现两个冗余控制单元的通讯，提高了冗余系统的可靠性。但同样的，其仅仅也是针对控制器进行冗余，在执行机构出现故障时，这样的控制方法并不能实现冗余功能。
[0006]因而，当前的冗余燃油喷射更多的考虑是控制器方面的冗余，当燃油喷射系统的执行机构出现故障时，这样的控制方法同样并不能实现冗余功能，冗余燃油喷射控制系统依然存在着可靠性低的问题。同时随着航空产业快速发展，使用负碳生物燃料代替传统的化石燃料作为航空活塞发动机的燃料成为新的解决方案。如CN103890146所提到的，是指在制造时从大气除去的二氧化碳多于从燃烧排放的二氧化碳以及因用以制造所述燃料的工艺而添加的二氧化碳的燃料(J.A.Mathews,“Carbon
‑
negative biofuels”,Energy Policy36(2008)第940
‑
945 页)。考虑到航空行业的特殊性以及燃用负碳生物燃料与航空重油的差异性，原有的航空发动机燃油喷射控制系统已经不能满足新形势下多种燃料的二冲程两缸航空发动机的需求。
技术实现思路
[0007]为解决以上技术问题，当二冲程航空活塞发动机燃油供给系统出现故障时，提供了一种适用于多燃料的二冲程航空活塞发动机机械电控双冗余燃油喷射控制系统，提高了二冲程航空活塞发动机控制系统的可靠性。并可以同时有效、协同控制发动机，保证发动机燃用不同燃料时各缸喷射状态的一致性。
[0008]本专利技术完整的技术方案包括：
[0009]一种适用于多燃料的二冲程航空活塞发动机机械电控双冗余燃油喷射系统
[0010]包括主燃油喷射系统和备份燃油喷射系统，主燃油喷射系统包括主发动机控制系统和主燃油喷射系统执行机构，备份燃油喷射系统包括备份发动机控制系统和备份燃油喷射系统执行机构，其中主燃油喷射系统与备份燃油喷射系统采用两套独立的转速传感器，用于产生输入信号分别提供给主发动机控制系统和备份发动机控制系统，主发动机控制系统和备份发动机控制系统收到的传感器信号互相连通；所述主燃油喷射系统与备份燃油喷射系统采用共同的高压油管与喷油器，且主燃油喷射系统与备份燃油喷射系统均能独立地对柴油机进行燃油喷射的控制；
[0011]所述主燃油喷射系统执行机构为位于高压油泵泵端的电磁阀，由电磁阀控制燃油喷射，具体为，主燃油喷射系统的喷油正时调节依靠电磁阀阀芯的开启与关闭时刻来控制，电磁阀未接收到来自ECU的控制信号时，电磁阀阀芯被压紧在泄油孔上，电磁阀处于关闭状态，高压燃油通过出油阀耦件和压紧螺母通油孔流向高压油管，当高压油管内的燃油压力达到喷油器的起喷压力后，燃油通过喷油器向缸内喷射；喷射量满足航空活塞发动机的性能需求后，主发动机控制系统给出控制信号，电磁阀通电，电磁阀阀芯打开，高压油泵内的燃油泄压，出油阀耦件回落；高压油管内的燃油压力低于喷油器的起喷压力，喷射过程结束；
[0012]所述备份燃油喷射系统执行机构为为位于高压油泵上的步进电机，具体为：当主喷油控制系统出现故障时，主喷射控制系统失电，电磁阀阀芯在电磁阀阀芯弹簧的弹簧压力下密封电磁阀泄油孔；此时，备用燃油控制系统控制步进电机旋转，步进电机与传动蜗杆通过联轴器刚性连接，传动蜗杆与传动涡轮齿进行传动，传动涡轮齿轮与传动涡轮护套为刚性连接，柱塞限位扁可以在传动涡轮护套上的柱塞限位槽内上下滑动，由此传动涡轮护套转动带动油泵柱塞转动，改变柱塞斜槽与柱塞套上进油孔的相对位置，从而改变柱塞的有效行程，以此来调节循环喷油量的大小。
[0013]所述主燃油喷射控制系统喷油量的大小依靠电磁阀阀芯的闭合脉宽来调节。
[0014]所述的喷油器为机械式喷油器。
[0015]所述发动机曲轴上安装有两套相互独立的转速传感器，凸轮轴上安装有1套相位传感器，两套转速传感器产生输入信号分别提供给主发动机控制系统和备份燃油控制系统，相位传感器产生输入信号提供给主燃油喷射系统。主燃油喷射系统接收来自相位传感器的相位信号和来自曲轴的转速信号，与ECU中存储的数据对比后，发出信号传递给电磁阀，控制电磁阀的启闭，进行燃油喷射本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于多燃料的二冲程航空活塞发动机机械电控双冗余燃油喷射系统，其特征在于，包括主燃油喷射系统和备份燃油喷射系统，主燃油喷射系统包括主发动机控制系统和主燃油喷射系统执行机构，备份燃油喷射系统包括备份发动机控制系统和备份燃油喷射系统执行机构，其中主燃油喷射系统与备份燃油喷射系统采用两套独立的转速传感器，用于产生输入信号分别提供给主发动机控制系统和备份发动机控制系统，主发动机控制系统和备份发动机控制系统收到的传感器信号互相连通；所述主燃油喷射系统与备份燃油喷射系统采用共同的高压油管与喷油器，且主燃油喷射系统与备份燃油喷射系统均能独立地对柴油机进行燃油喷射的控制；所述主燃油喷射系统执行机构为位于高压油泵泵端的电磁阀，由电磁阀控制燃油喷射，具体为，主燃油喷射系统的喷油正时调节依靠电磁阀阀芯的开启与关闭时刻来控制，电磁阀未接收到来自ECU的控制信号时，电磁阀阀芯被压紧在泄油孔上，电磁阀处于关闭状态，高压燃油通过出油阀耦件和压紧螺母通油孔流向高压油管，当高压油管内的燃油压力达到喷油器的起喷压力后，燃油通过喷油器向缸内喷射；喷射量满足航空活塞发动机的性能需求后，主发动机控制系统给出控制信号，电磁阀通电，电磁阀阀芯打开，高压油泵内的燃油泄压，出油阀耦件回落；高压油管内的燃油压力低于喷油器的起喷压力，喷射过程结束；所述备份燃油喷射系统执行机构为为位于高压油泵上的步进电机，具体为：当主喷油控制系统出现故障时，主喷射控制系统失电，电磁阀阀芯在电磁阀阀芯弹簧的弹簧压力下密封电磁阀泄油孔；此时，备用燃油控制系统控制步进电机旋转，步进电机与传动蜗杆通过联轴器刚性连接，传动蜗杆与传动涡轮齿进行传动，传动涡轮齿轮与传动涡轮护套为刚性连接，柱塞限位扁可以在传动涡轮护套上的柱塞限位槽内上下滑动，由此传动涡轮护套转动带动油泵柱塞转动，改变柱塞斜槽与柱塞套上进油孔的相对位置，从而改变柱塞的有效行程，以此来调节循环喷油量的大小。2.根据权利要求1所述的一种适用于多燃料的二冲程航空活塞发动机机械电控双冗余燃油喷射系统，其特征在于，所述主燃油喷射控制系统喷油量的大小依靠电磁阀阀芯的闭合脉宽来调节。3.根据权利要求1所述的一种适用于多燃料...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁水汀，吴江，邵龙涛，周煜，何荣辉，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。