[发明专利]发动机转速和相位传感器的冗余系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及航空发动机的转速和相位传感器冗余设计。

背景技术

发动机是动力机械的核心部件，随着电子技术应用于发动机技术中，电子控制系统便成为发动机的大脑和神经系统，它的功能及可靠性直接影响着发动机的功能和可靠性。而作为控制系统中的曲轴转速传感器和凸轮相位传感器，不仅直接影响发动机的起动性能，更对发动机正常运转产生重要影响。

目前无论在汽车领域还是航空领域，电控系统冗余设计尤其是关键传感器冗余设计已经开始运用。尤其是在航空领域，电子控制系统中关键输入如转速传感器、相位传感器、进气温度/压力传感器，控制器器ECU(电子控制单元)是双冗余设计，每一个控制器的输入是独立的，输出共用一个通道，可以确保两个系统的相对独立性，同时为保证两个控制器的输入信息尽可能的相近，才能得出相同的输出，因此布置上冗余设计的传感器位置要求尽可能在一起，这样不仅增加了发动机的整体布置难度，而且由于传感器不是完全在同一个位置，采集的信号会有误差，最终会导致输出存在误差，表现在切换输入通道时，发动机功率出现较大波动，甚至会出现发动机故障，导致发动机熄火。

综上所述，现有技术中存在如下问题：双输入通道由于布置上不能完全在同一个点，尤其是转速传感器采集的信号会存在一定的误差，导致两个控制器不能保证完全一致的输出，在切换控制器的过程中会导致发动机功率出现较大波动，或发动机故障。

针对上述问题，公开号为CN106593761A的专利申请，专利名称为《一种基于ETPU四缸柴油机冗余然后喷射方法》中，公开了主发电机控制器对应的曲轴传感器和辅助发电机控制器对应的曲轴传感器相差180度，虽然两者相差180度，但是两者所检测的是否为同一个信号齿，以及两个凸轮相位传感器的位置关系不清楚，仍无法克服切换输入通道时的误差问题，无法克服上述情况的发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种转速传感器和相位传感器不在同一个位置时，能确保两个控制器保持一致的输出，切换控制器通道不会引起较大的功率波动或发动机故障冗余系统设计。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：发动机转速和相位传感器的冗余系统，发动机的输出轴上设有曲轴信号轮和凸轮信号轮，系统设有采集曲轴信号轮信号的第一曲轴转速传感器和第二曲轴转速传感器，以及采集凸轮信号轮信号的第一凸轮相位传感器和第二凸轮相位传感器；

所述第一曲轴转速传感器和第二曲轴转速传感器采集同一个曲轴信号轮的信号，所述第一曲轴转速传感器中心线沿曲轴信号轮旋转方向与第二曲轴转速传感器中心线成180°夹角；

所述第一凸轮相位传感器和第二凸轮相位传感器采集同一个凸轮信号轮的信号，所述第一凸轮相位传感器中心线沿凸轮信号轮旋转方向与第二凸轮相位传感器中心线成180°夹角。

所述第一曲轴转速传感器和第一凸轮相位传感器输出信号至第一控制器，所述第二曲轴转速传感器和第二凸轮相位传感器输出信号至第二控制器，所述第一控制器和第二控制器的执行程序相同。

所述第一曲轴转速传感器和第二曲轴转速传感器、以及第一凸轮相位传感器和第二凸轮相位传感器检测信号的方向分别与曲轴信号轮、凸轮信号轮旋转方向一致。

基于所述发动机转速和相位传感器的冗余系统的控制方法：

发动机起动时，第一曲轴转速传感器与第一凸轮相位传感器同步时，则判断第一缸喷油，当第一曲轴转速传感器与第一凸轮相位传感器若相差曲轴180°才能同步时，则判断下一缸喷油；

发动机起动时，第二曲轴转速传感器与第二凸轮相位传感器同步时，则判断第一缸喷油，第二曲轴转速传感器与第二凸轮相位传感器若相差曲轴180°才能同步时，则判断下一缸喷油。

发动机起动后，可以实现同一个控制程序下第一通道与第二通道之间的切换。

本发明的优点在于将冗余设计的曲轴转速传感器和凸轮相位传感器分别以180°夹角的方式布置，使发动机整体布置方便，在上述结构基础上，可以用一套完全一样的控制程序实现两个通道的自然切换，控制简单，稳定、可靠，可以完全避免切换控制器通道时可能产生的故障。

除此之外，由于曲轴转速传感器和凸轮相位传感器分别以180°夹角的方式布置，并且两个控制器可以共用同一个控制程序，实现喷油控制，所述两个系统相互独立，互不干扰影响，都可以独立的正常运转启动，而且由于两个控制器共用同一个控制程序降低设计成本，降低程序量，也使得系统运行更加的稳定、可靠。

附图说明