[发明专利]基于煤油点火器的微型涡轮发动机起动控制系统及其方法

说明书

本发明涉及一种基于煤油点火器的微型涡轮发动机起动控制系统及其方法，煤油流量的控制精度是微发起动成功与否的关键之一。本发明提出了一种小流量供油控制方法，在微型涡喷的煤油点火起动阶段可以实现更为精确的油路供油控制。提出了一种更加稳定、可靠、迅速的煤油点火器点火方法。公开一种微型涡轮发动机的煤油点火起动控制方法。与传统丙烷助燃起动相比，煤油点火起动微发的温度上升更加平稳，超温现象显著改善，起动到慢车时间也得以缩短。精简了微发起动系统，提高了安全性、便携性。

技术领域

本发明是一种基于煤油点火器的微型涡轮发动机起动控制方法，属于微型涡轮发动机控制技术领域。

背景技术

微型涡轮发动机（Micro Turbine Engine，MTE）体积小、重量轻、推重比大，可用于高级航模、无人机、航拍等领域，也可用作导弹等的动力，近年来得到学术界和工业界越来越多的关注和研究。结构上微发不具备燃油雾化装置，也没有专门的电子打火装置，故而直接利用航空煤油点火具有一定难度。通常微发起动时都是先向其燃烧室通入丙烷气体，点燃丙烷气体进行预燃，再通入航空煤油，煤油在微发的毛细蒸发管被丙烷火焰加热汽化，之后被点燃并在燃烧室燃烧作功。这种起动方式需要额外的点火燃料，并且其起动过程较为复杂，还存在一些安全隐患。

发明内容

本发明提出的是一种基于煤油点火器的微型涡轮发动机起动控制方法，包括利用开关电磁阀提高小流量供油精度技术，点火器的点火方法，以及基于煤油点火器的发动机的慢车起动控制方案。相比丙烷气预燃点火的方式，新方法使用单一燃料，并且更加安全、便捷、稳定、迅速。

本发明的技术解决方案：微型涡轮发动机起动控制系统，其结构包括电子控制器、燃油泵、主油阀、点火阀、微型涡轮发动机和三通接头，所述微型涡轮发动机上安装有起动电机和煤油点火器，燃油泵将油箱里的航空煤油抽到三通接头，三通接头将燃油分成点火油路和主油路，点火油路连接煤油点火器进油接头，配有点火阀独立控制点火油路通断，主油路连接微型涡轮发动机燃烧室，配有主油阀独立控制主油路通断；其中，电子控制器的PWM信号输出端连接燃油泵信号输入端，调节微型涡轮发动机燃油流量，微型涡轮发动机开关信号输出端分别连接主油阀、点火阀的信号输入端，控制点火阀和主油阀的开闭，辅助调节两路油路的供油量，控制信号输出端分别连接起动电机、煤油点火器的信号输入端，控制电机转速及煤油点火器开闭，微型涡轮发动机的状态参数输出端连接电子控制器的信号输入端，接收微型涡轮发动机的状态参数如排气温度或转速。

所述煤油点火器结构包括点火器壳体、陶瓷点火芯、以及进油接头，点火器壳体内壁具有螺纹引流槽，煤油从进油接头进入，经过引流以及重力作用均匀地分布在点火芯的表面发热部分；点火器壳体与发动机壳体通过外螺纹连接，将煤油点火器固定在微型涡轮发动机上。

所述煤油点火器的稳定点火方式包括如下步骤：

1) 以陶瓷点火芯的额定直流电压给其供电，点火芯温度随之升高，随后温度稳定；

2)通过进油接头向点火器通入适量航空煤油，经过点火器内部引流结构以及重力作用，煤油均匀覆盖于点火芯发热部位，液体煤油会被炽热的点火芯迅速加热成煤油蒸气并被点燃；

3)提高供油量，点火器端部的火焰尺寸会随之增大，并有向前喷射的特征。

所述起动电机为高速直流电机，起动电机转动时，端部紧压在微型涡轮发动机轴承转轴上，从而带动微型涡轮发动机转子旋转。