[发明专利]用于航空活塞发动机增压的控制系统及控制方法

说明书

本发明属于航空活塞发动机设计研究领域，尤其涉及一种用于航空活塞发动机增压的控制系统及控制方法，包括主控模块、信号采集模块、执行器驱动模块、稳压箱压力控制模块、测控计算机、数据监控模块。本发明控制精确、功能齐全，能够监测发动机和增压系统工作参数的同时调节伺服电机位置，控制废气旁通阀开度，使增压进气压力满足发动机的要求；本发明能够记录存储发动机和增压系统的工作参数，用于增压系统的调试及故障分析。

技术领域

本发明属于航空活塞发动机设计研究领域，特别涉及一种用于航空活塞发动机增压的控制系统及控制方法。

背景技术

航空活塞发动机目前在小型航空器上仍然大量使用，如何进一步提升发动机的动力性，并降低排放，同时适应高原稀薄空气条件，已成为制约航空活塞发动机进一步发展的技术瓶颈。

目前国外航空活塞发动机的技术已经相当成熟，增压技术也已经在部分发动机上得到了广泛的实际应用，而国内在航空活塞发动机方面发展较缓慢，在输出功率、使用极限环境等方面与国外差距较大，增压技术在国内航空活塞发动机方面尚处于起步阶段，增压控制系统一直以来都是增压技术中的核心和难点，良好的控制系统能最大程度的发挥增压技术优势，有效提升发动机的动力性和环境适应性。，增压控制系统与发动机本体的工作过程息息相关，对于航空用活塞发动机，其高度和所处外界大气压都存在瞬时变化，现有的机械式增压系统响应速度差、调节精度低，完全不能满足航空应用环境。CN101082318B专利中提出了一种用于不同海拔高度控制涡轮增压内燃机进气压力的控制系统，但其侧重点在于高海拔地区的发动机增压压力控制，对于瞬时变化的海拔高度没有进一步探索，而且其执行器为气动制动器，响应缓慢，调节精度难以保证发动机理想运动；CN102297015A专利则主要集中在地面动力上的增压控制，针对增压器调节执行器在控制范围以外的情况，使用调节算法根据发动机工况对调节范围进行限制，不适合高度随时变化的航空活塞发动机的增压控制。

本方法结合实际需求，针对目前普遍使用的四冲程航空活塞发动机，采用模块化、结构化设计方法，采用伺服电机和三通电磁阀作为增压控制系统执行器驱动单元，实现增压控制系统的功能，通过稳压箱压力闭环控制，即使在环境压力随海拔高度变化时，仍能精确控制稳压箱压力达到目标设定值，从而使增压控制系统能一直为发动机提供良好的增压功能，保证发动机功率输出达到既定要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明的目的是提供一种用于航空活塞发动机增压的控制系统及方法，重点在于应用了稳压箱压力闭环控制算法，可以根据发动机实际运行工况对增压器实行精确控制，保证在变海拔的情况下依然能够准确控制稳压箱压力，使发动机输出功率满足不同工况下的使用需求。

本发明的技术方案是：用于航空活塞发动机增压的控制系统，其特征在于，包括主控模块、信号采集模块、稳压箱压力控制模块、执行器驱动模块、测控计算机和数据监控模块；所述信号采集模块采集参数信息并处理后，将结果发送至主控模块，主控模块通过稳压箱压力控制模块控制执行器驱动模块的运行，数据监控模块接收测控计算机的控制指令并解码，同时将主控模块的采集参数回传至测控计算机。

本发明的进一步技术方案是：所述信号采集模块为若干传感器，分别采集发动机转速、节气门位置、大气压力、稳压箱压力、稳压箱温度和伺服电机位置信息，并进行处理使其满足采集精度要求。

本发明的进一步技术方案是：所述若干传感器为转速采集传感器、节气门位置传感器、大气压力传感器、大气温度传感器和伺服电机位置传感器；其中发动机转速通过16通道I/O模块滤波、计数采集；节气门位置由节气门位置传感器通过32通道AD模块采集，大气压力由大气压力传感器通过32通道AD模块采集，稳压箱压力由大气压力传感器通过32通道AD模块采集，稳压箱温度由大气温度传感器通过32通道AD模块采集，伺服电机位置由伺服电机位置传感器通过32通道AD模块采集。